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理科生的视角解读《彗星来前那一夜》

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发表于 2016-8-20 14:27:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:飞天意面

1. 全片的关键词是片名“Coherence”,而不是“薛定谔的猫”

我得说,原片名《Coherence》比中文译名《彗星来的那一夜》逼格高很多。

Coherence,直译就是“相干性”。经典物理中最简单的定义就是:这是一种让两列波产生干涉的性质。而在量子物理中,coherence可以从很多种角度去定义,后面再讲。

我不同意有人说的这是一部披着科幻外衣的人文片。相反,这片子的科学内核硬得很。用“Coherence”作片名,就说明编剧对量子物理的了解已经超过了简单卖弄一下“薛定谔的猫”这个概念或是不管三七二十一拿过“平行世界”的概念就来用的水平。我倒觉得最后女主黑化,展现“人性”的那一段,反而是副主题而已。

那么,“薛定谔的猫”和“平行世界”有什么关系?Coherence在这里又是什么含义?

简单来说,“薛定谔的猫”不是“平行世界”导致的结果。“平行世界”只是用来诠释“薛定谔的猫”的理论之一,更通行的说法是“多世界诠释” (many-worlds interpretation)。

这部片子其实是在量子力学的多世界诠释是正确的设定下,描写了“多世界”(平行世界)发生相干(coherence)时发生的事。

“薛定谔的猫”,让很多人迷惑的多半是在人开门观察之前,猫所处的那种不死不活又死又活的状态。其实,这种状态虽然诡异,但理论上总可以用一个波函数来表示。这个波函数在物理学家眼中具有很好的性质,因为它随时间的变化遵循薛定谔方程。门一开,“诡异"的状态立刻解除,我们得到了一个确定的状态:死或者活。开门瞬间猫的状态改变了,这意味着猫的波函数也有了一个突变,这个突变几乎是瞬时的,且不遵循薛定谔方程,是一种看上去由我们的观察(测量)而导致的突如其来的变化——这种由测量导致的突变才是更诡异的地方。

这种突变的本质是什么?就是量子力学如何诠释的问题了。两种最流行的诠释就是:哥本哈根诠释和多世界诠释。

哥本哈根诠释的核心在于波函数会“塌缩”,也就是测量瞬间,波函数以一定概率“突变”到一个确定的状态。在这种诠释下,不存在“平行世界”。猫死掉或是活着,完全是我们所在的唯一的宇宙里发生的一个随机的现象。

而在多世界诠释里,开门之前,一切和哥本哈根诠释一样。开门的一瞬间,波函数并没有塌缩,但宇宙却一分为二。在一个宇宙里猫是死的,在另一个宇宙里猫是活的。关键是,活猫的宇宙和死猫的宇宙在很短的时间里就“退相干”(decoherence)了,因此,这两个宇宙不会重叠——或者说它们退相干的速度非常之快,以至于一个宇宙中的人不可能觉察另一个宇宙的存在。

很明显,这部片子讨论的不是猫在开门之前的又死又活的状态(刘慈欣的《球状闪电》讨论的倒是这个),而是“开门之后”发生的事情。影片的设定里,量子力学的多世界诠释是正确的,而哥本哈根诠释是不正确的。因此,开门之后,各种可能的宇宙同时产生。只不过彗星发挥了神奇的作用,将这些可能的宇宙保持在一个相干的状态,里面的人可以看到甚至进入另一个宇宙。

其实,这一点在Hugh读那本书的时候已经说的很明白了。因此,最后天亮,彗星解体,世界看似回到正常的时候,发生的也不是“塌缩”,而是多世界之间“退相干”了。

结论:很多评论里都在用薛定谔的猫来解释这片子,其实这片子跟薛定谔的猫那种又死又活的状态没有什么关系。全片没有任何地方发生了“塌缩”,即使到最后天亮了一切看似恢复正常了,也不代表其他平行宇宙塌缩掉了。而只是说明所有的平行宇宙都退相干了,不再处于coherence的状态了。

所以,那诡异的一夜,发生的事情,就是平行宇宙间的coherence,以此作片名,还是相当精准的。

——————————————————————

2. 谁制造了平行世界?

个人理解,彗星可能开了个头(有的宇宙里Hugh的手机裂了,有的没有),但绝大多数的平行世界都是那八个人自己制造的。

回到薛定谔的猫。宇宙的分裂和平行世界的产生,都是由“开门观察”这一行为造成的。也就是说,一次“测量”可能的结果有多少种,就会造成多少个平行世界。

讨论这部电影的时候,我们当然不必太过拘泥于“测量”的精确定义。我们只要记住,当他们每一次就某件事做出选择,他们就制造出了对应这个选择不同结果的平行宇宙。

一开头宇宙就分裂了,有的宇宙里Hugh的手机裂了,有的世界里没有(最后打成一团的时候就看到了)。 这个分裂的原因没有明说,可能是彗星。

而其中一次明显的人为选择,就是Hugh选择创可贴的种类。两种选择,制造出两个平行宇宙。

第二次明显的人为选择,就是荧光棒的颜色。主视角的那个世界里他们选了蓝色,于是就必然有选择红色和绿色的平行世界在他们作出选择的时刻同时产生。所以,在这个蓝色荧光棒宇宙里,在他们做出新的选择之前,他们出去看到的另一个宇宙里的自己手里拿的荧光棒必然是不同的颜色——比如红色。

如果就此止步,两种创可贴的选择造成两个平行世界,这两个平行世界里又各自有三种荧光棒的选择,于是这里就有2乘3也就是6个平行世界。

接下来就疯狂了。他们八个人要用骰子人为制造随机性来标记自己。要知道,8个人掷骰子,每个人有6种可能,于是总共有6的8次方种可能的排列组合,这么一来,他们在之前的6个平行世界的每一个世界里又一下子制造出了6的8次方个平行宇宙,再加上照片的选择和随机物品的选择,这样下来平行宇宙的数量就多到令人发指的几千万个了。

所以,这么细抠下来,片子里平行宇宙的总数并不是一开始就有许多个,而是随着他们的选择一次次增长的。

另一个角度也可以说,让角色们做出不同的选择,不光是为了标记各个宇宙让观众不至于晕菜,事实上,每一个选择都创造了新的平行宇宙,是剧情向前推进的重要节点。

进一步想,其实除了前面那些很明显的选择,还有许多暗含的选择比如去不去贴那个留言,Mike去不去给自己留威胁信,要不要去把另一个自己揍一顿,等等。再比如一开始,停电之后要不要出去看,这是一个很重要的选择。很显然,女主最后进入的那个“幸福”的平行世界里,他们没有选择出去看,可以注意到那个世界里Hugh的头上没有创可贴。

所以,如果我们画出一幅平行世界的“进化树”的话,第一个很大的早期节点就是“要不要出去看”。选择不出去看的那个平行宇宙是一大分支,之后一切太平,没有因为选择产生新的分叉; 而选择了出去看的平行宇宙是另一个大分支,在其上又因为荧光棒、创可贴、骰子和随机物品的各种选择迅速地产生大量的分叉。

甚至可以猜测,那个“幸福”的平行世界是早在女主选择是否要放弃那个替补席位的时候就已经分裂出去的平行宇宙。这个宇宙早就分裂了,比那个晚上才产生的诸多宇宙“辈份”高得多。

而这颗彗星的作用,就是让这些本应该在非常短的时间里就退相干的平行宇宙保持长时间的相干状态。相干的表现,就是不同平行宇宙中的人可以看到、进入并且最终互相影响彼此的历史进程。

这颗彗星能把宏观世界的相干态保持那么长时间,研究量子计算的人肯定很感兴趣。

————————————————————————

3. 各个平行世界之间的时间差与因果链。

有人也许会说,只有在别的宇宙里面掷完骰子把东西放进箱子以后才可能让Amir捡回那个箱子来啊。也就是说有的宇宙比别的宇宙时间进程快的多,那么到底是哪一家掷的骰子制造了平行宇宙呢?

我的答案是每一家都创造了平行宇宙,每一家也都是被别人创造的。平行世界之间存在时间差,并不能推翻之前所说“选择产生平行宇宙”的假设。

平行宇宙存在时间差应该是很自然的结果。比如一个宇宙里你选择了走路去约会,另一个宇宙里你选择开车。结果走路比较快,准时到达,开车的宇宙里你被堵了半天,迟到了。于是,两个宇宙里你们见面的时间不同,见面以后再做下一个选择的时间和之后的进程(比如女朋友是否同意跟你啪啪啪)当然也就不同了。

前面说了,因为coherence,那个晚上,不同平行宇宙中的人互相影响了彼此的历史进程。再细想下去,正是因为它们互相影响,才会导致里面的人去作出选择,而这些选择又是产生其他平行宇宙的原因。于是我们陷入了这么一个因果关系的怪圈:

作出选择——产生平行宇宙——平行宇宙互相影响——作出选择——产生平行宇宙——平行宇宙互相影响——……

而且,这个怪圈的存在形式不是简单地一个圈,而是在几百万个平行宇宙之间互相交织、错综复杂的网状结构。

更有意思的是,正是因为他们对确定性的追求,造成了更大的不确定性:

那么多平行宇宙造成困扰——想到掷骰子确定自己——掷骰子创造了更多的平行宇宙——有那么多的平行宇宙让他们感到困扰——想到用掷骰子来区别自己……

所以,当你投身其中,事件的先后是永远理不清的,这些平行宇宙共享一段互相交错而又自洽的历史。平行宇宙之间不仅不分彼此,而且不分先后。在这个自洽历史包含着的所有宇宙里,这八个人都会去做那几件关键的事——必然会扔骰子,Amir必然会去拍那张照片,必然会去选某种颜色的荧光棒……这些“关键事件”在哪个宇宙里发生在先,哪个宇宙里发生在后,根本不重要。这些平行宇宙是自己的因,也是自己的果。如果在某一个宇宙中他们不去做这些选择中的某一项,那么这个宇宙就会脱离这个自洽历史,而剩下的所有宇宙的历史自洽性依然不受影响。

所以,里面有一个角色说的话很好:我们总觉得另一个平行世界里的我们是"dark version", 但是, “What if we are the dark version?”这句话显然是编剧想要把主题提升到人性的层面,但也说明一点:影片的拍摄必然要选取某个平行世界做为主视角,而我们要记住所有的平行世界都是平权的。既然这些平行宇宙在空间上通过那一块黑暗地带交织在了一起,那么它们的时间线互相纠缠,都不再保持独立和线性,也就是一件很自然的事情了。

——————————————

最后说一句,事实证明,无论发生了什么诡异的事情,早点洗洗睡,上床睡觉总是最好的选择。


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2014年10月24日更新:
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评论里有一个很普遍的问题:

“为什么选不同的创可贴和荧光棒会产生平行世界?如果这样的话,为什么日常生活中选择走路时先抬哪条腿、眼睛往哪边看等等这种选择不会产生平行世界?”

这里统一回答一下。

量子物理理论里,平行世界的产生是在“测量”的时候发生的。“变化”不等于“测量”,“选择”也不等于“测量”。

严格来说,选创可贴和荧光棒不能算是测量,因为它是主观选择,而不是对某个物理系统的状态进行观察。而真正比较接近量子物理里测量的定义的是掷骰子。我说的也只是接近而已。因为骰子依然是经典系统,不是量子系统,对骰子结果的观察和对薛定谔的猫的观察是不同的。不过好歹这是对一个客观系统的观察,而不是主观选择。

OK,严格地说,只有对处于叠加态的量子系统的测量才会产生平行世界。而影片中创可贴、荧光棒和骰子产生平行世界从理论上来说是不符合量子物理的理论的。所以我们只能理解为这是为了方便推进剧情和方便观众理解而引入的设定。

总得来说,哪些行为可以产生平行世界,哪些不可以,在物理学理论里是清清楚楚的,因为“测量”有严格的数学定义。

但是电影不可能这么严格,基本上,电影说哪些行为会产生平行世界,哪些行为不会,我们就接受它的设定吧。                                                           (豆瓣电影)

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