用心讲述每一个故事。
作者:谢云宁。
选自星云志系列,1979年。
著名物理学家约翰·惠勒提出了著名的延迟选择思想实验。在浩瀚宇宙中,我们认知星空的媒介,即使来自遥远星辰,覆盖各个频段的光子,这些光子逾越了迢迢星海,穿过复杂天体引力所构建的曲折幽深迷宫,方才抵达地球。
大气层被人类的视网膜以及天文望远镜捕捉到。这些携带信息的光子,是否与单电子杨氏双缝干涉实验的光子一样,最终抵达地球的路径也由人类的观察所决定?
在约翰·惠勒去世的几十年后,欧文正在进行著名单电子杨氏双缝干涉实验的一个升级版本。他是约翰·惠勒理论忠实的追随者和实践者。在实验中,他还是弄不清那一簇簇光子究竟从哪一条真实的路径完成了飞翔。
但是他知道,当美丽光子坠入接收者罗伊的瞳孔,在他大脑神经元的海洋激起微澜的一瞬间,那些光子的过去就被决定了。罗伊是导师的女儿,一位个性率真的女孩,也是欧文心中爱慕的人。就读于美术系的她时常来实验室客串实验对象。
“快给我瞧瞧,我的大脑究竟发生了什么变化!”罗伊嚷道。
欧文忙不迭地从身旁的仪器中调出记录。这台脑成像仪通过激光分辨大脑中钙离子浓度的变化,将此前罗伊观察光子流时脑细胞的活动清晰地呈现在了他们眼前。
在宽敞的实验室中,使光子产生衍射的双缝被一组错落排斥的人造引力装置取代。如此一来,从激光迸发出的源源不断的单光子流将蜿蜒前行于被强大引力源扭曲的时空空间中。
重叠的引力分布决定了光子通过各条路径的概率。混沌的光子前流与交错的重力井一同构成了一个纠结于缠绕的量子系统。但对于单个光子而言,只要他尚未被观察者罗伊观察到,就可以被认为同时从所有可能的路径穿越了空间。
闪烁的屏幕上,在最初光子尚未出发的时间里,罗伊的脑细胞丛林里一片沉寂,唯有寥寥几丝光点,如冬日夜空疏落的寒星懒懒地闪烁着。
但随着时间推移,光点苏醒般的渐渐变多,不断聚拢并此起彼伏地闪耀,最后竟如风车般飞快转动起来。这一刻,罗伊的大脑就如同一个群星闪耀的壮年星系。
“天哪,我的大脑变成了一枚闪光的螺旋!”罗伊赞叹。
欧文解释道:“通过观察,我们的大脑能与那些具有不确定态的量子系统形成共振,并使其波函数陡然坍塌。”
“不过现实中,我们恰巧生活在了一个秩序井然的经典世界中,周遭皆是形态稳定的经典物体,因此无法形成宏观上的量子效应。”
“可是在地球以外遥远的空间中,经典形态并非物质存在的唯一形式。宇宙的绝大部分能量更可能是以辐射态存在,它们恰如一个个量子系统。”
“兴许是人类的观察决定了宇宙昨日的历史。换句话说,在我们天文望远镜视野未曾抵达的那部分,宇宙或许只是充斥着无穷无尽、漫无边际的不确定态。”
“我们今天的观察对宇宙历史产生的作用,就犹如去推倒一列多米诺骨牌,影响或许一直可以回溯至宇宙的最初。”
实验完成后,看着罗伊离开的身影,未来在欧文眼中,如诸多不确定的叠加。
几天后,罗伊邀请欧文参加自己的派对。欧文顺便把自己的同事兼好友艾根作为自己新一轮实验的观察者。他将要观察的对象是整个夏日的夜空。
头戴脑成像仪的艾根郑重地推开了窗户,静静伫立于窗前的他,在泼洒进屋内的星光中凝聚成了高大的剪影。接下来的时间里,他将目光投向了满布天穹的繁星。
欧文屏住呼吸,目不转睛地注视着闪烁起来的屏幕。这一次显示仪上呈现出的激烈程度远远超出了他的想象。
艾根的大脑被自己侵寻于星空的目光所激活,狂风怒吼,电光闪烁的神经元网络,远比之前漫不经心的观察者罗伊要来的壮观得多。
“我越发相信量子理论的正确性,广袤宇宙中同时存在着亿万种平行的可能事件。人类观察星空的意义则是穷尽其间所有的可能,从中遴选出一个最后成为真实的宇宙。”
欧文兴奋地感叹道。
“当然这得有一个前提。”艾根转过头凝望着他,“除去地球上其他生物外,只有人类对宇宙进行了强行观察。”
“在整个宇宙范围里,具有强观察能力的智慧外星生命压根就不曾产生过。人类独立探知星空的历史,即是一部意识塑造宇宙物质的历史。”
“对地球之外不定态的作用异常缓慢低效,但天文望远镜的诞生无疑是一个闪亮的转折点。”
“在之前,月亮或许也仅是一团混合着少量经典物质的不确定函数。当伽利略在自家庭院中颤巍巍地举起自制的望远镜时,他恐怕还没意识到宇宙经典态的疆域前所未有的扩张。”
“开了月球、火星、木星在接下来的几百年中又诞生出各式各样更为先进的望远镜。射电望远镜的建造,空间探测卫星的升天,人类爆炸式地拓展了自己的视野。”
“而你知道,美国过不了多久就要升空了。”艾根所说的韦伯是即将上天服役的巨无霸天文探测器。这个超级探测器将如一道巨大的光环,环绕地球大气层外,以数万倍于过去探测器的分辨率,不分昼夜地全方位扫描升空,其覆盖了可见光、X射线、伽马射线、红外光等所有的频段,用于摧毁可能威胁到人类安全的境地。
可是莫名间,欧文突如其来的感到了一丝不安。“你说我们的观察是否需要付出某种代价?”他嗓音颤抖了起来。
他的问题让艾根的目光骤然变得异常起来,他也陷入了思考。几分钟后才再次开口道:“我明白你的想法。如果我们的理论成立,我们的观察行为,本质上是将宇宙遥远的不定态转化为了有序态。”
“这如同试图对一张拥有着庞杂信息量的硬盘进行格式化,而现实中我们仅仅只需要消耗一部分电能。”
“更形象些,当我们想要掀开薛定谔的猫头上的盖子,确定其生死时,则需要消耗蕴藏于体内的热量。”
“看上去每次对不定态的确定过程似乎都伴随着一次不可逆转的能量消耗。如果我们的观察真会破坏宇宙间的量子存储状态,导致其能量消耗,而假设整个宇宙是一个孤立系统,那么这些消耗的能量又从何而来,又将转变至何处去呢?”
忽然一束思想的火花在他脑中擦亮真实。宇宙中是否真存在一种神秘的闲置能量,隐匿在宇宙间?那些庞大的不确定波函数间,而波函数的坍塌,则会伴随这种能量的消耗或是蜕变。
他将目光转向了夜空,人类对星辰的遥望,可能触发宇宙结构变化的想法,让他感到惊奇的同时,又多少有些不寒而栗。这种可能性背后的深远影响一时他还无从把握。
几年后,欧文如愿以偿地娶了罗伊为妻,并去普林斯顿大学任教。四年后,他们的儿子出生了。
可是新的问题又出现了。一个阳光明媚的下午,一份新的政府报告摆在他的面前。报告显示,过去的20年中,我们所在宇宙的背景辐射温度在某些时间、某些方面上呈现出剧烈起伏的形态。
但是应该的常识是,无论朝天空的哪个方向与区域,测量宇宙大爆炸的余烬背景辐射温度,都因为2.7K辐射强度的涨落小于百万分之五。这是因为从宇宙诞生以来,各个方向上的膨胀速度是大致相同的。
这项变化让欧文很是不安。这表示我们宇宙中的某部分物质一直在震荡。究竟是什么样的可怕力量,在宇宙尺度上操控了宇宙的伸缩呢?
“暗能量。”这是他唯一能想到的答案了。在这一刻,他所看到的宇宙一隅,主宰宇宙膨胀的暗能量正在急速消退。消退的能量或转化为了实实在在的物质,而这些凝聚下来的巨量物质所产生的万有引力,又驱使局部宇宙迅猛向回坍缩。
是的,他能想象在这片广袤而狭长的星域中,两股力量正在激烈角力,此消彼长。而这些背景辐射温度陡然增强的心欲,正是韦伯镜头的视野扫过的方向。
是的,人类的天文观察导致了这些变化。人类的强行观测导致宇宙能量改变,会带来什么严重的后果呢?
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