惠勒的字母“U”

“這家伙聽起來瘋了。你們這代人不知道的是，他一直瘋瘋癲癲的”，理查德·費曼（Richard Feynman）告訴基普·索恩（Kip Thorne），這是1971年兩人在加州理工學院附近一家亞美尼亞餐廳共進午餐時的事。他一邊指著約翰·阿奇博爾德·惠勒（John Archibald Wheeler），他們兩人共同的博士導師，現在正坐在他們身邊，一邊接著說道：“但當我還是他的學生時，我就發現，如果你把他的那些瘋狂想法中的一個當真，然后剝洋蔥皮似的逐一掀開一層又一層的瘋話，在那瘋狂想法的中心，你通常會發現一個強有力的真相內核。”[1]

約翰·阿奇博爾德·惠勒位列20世紀最具影響力的物理學家之一。從他的行為舉止、生活方式、政治觀點以及外貌來看，他是個比較保守的人。但是從他對物理學的那些想法來看，他展現了一定程度上狂野的一面。這一性格特征包括他終身癡迷于各種爆炸現象。小的時候，他在父母的菜園子里玩雷管，還差點廢了他一根手指頭。在與現代物理學“大老爺子”[2]尼爾斯·玻爾（Niels Bohr）一起工作的時候，惠勒證明了鈾-235和钚-239的原子核有可能用于核裂變，而且還研究出了怎樣可以做到這一步。那篇論文于1939年希特勒入侵波蘭那天發表，六年之后，它們就變成了同位素，用于引爆部署到廣島和長崎的核炸彈，終結了第二次世界大戰。

1949年當蘇聯測試自己的第一顆核炸彈的時候，惠勒和他的學生們加入了愛德華·泰勒（Edward Teller）和斯坦·烏拉姆（Stan Ulam）一行，參與了研發與制造氫彈，利用核聚變去引爆威力更加巨大的爆炸。1944年10月，惠勒所鐘愛的兄弟喬在意大利的波河谷隨盟軍與德軍交戰時陣亡于一次行動。過了好幾個星期，當時正在研發核炸彈的惠勒才收到他的明信片，上面只寫了兩個字：“快點！”從那之后，就像他在自己回憶錄中解釋的那樣，惠勒就覺得自己有“義務把自己的技能應用到為自己的國家服務中去”[3]。然而盡管他渴望“讓美國保持強大”[4]，內心卻滿懷著一種更為深沉的質疑精神。“從我最早的學生時代起，我最為好奇的就是有關本質性的各種問題。是哪些基本法則在約束著物質世界？從最深的層面來講，世界是怎樣組合到一起的？……都有哪些整合緣由？ 簡而言之，是什么東西讓我們生活其中的這個世界像鐘擺一樣運行起來的？”[5]惠勒熱衷于提出深刻的問題：“為什么會有量子？”“為什么會有宇宙？”“為什么會有一切的存在？”[6]“為什么會有時間？”[7]

在他教過的50來名博士生里，有些人是物理學超級巨星，其中有理查德·費曼、基普·索恩和休·埃弗萊特。惠勒與費曼所做的那些討論，為量子版的電動力學鋪平了道路——成了現代粒子物理學任何一個子領域的模仿樣板，并使費曼獲得了1965年的諾貝爾物理學獎。惠勒與索恩以及其他幾位學生一起，把愛因斯坦的廣義相對論重新變為體面的科學課題，近來發現的引力波更是把它推向了巔峰，為此索恩還被授予了2017年諾貝爾物理學獎。惠勒還成為了蓬勃發展的量子信息領域的“師祖”[8]。就是這一理論在推動著谷歌、IBM、微軟、英特爾和NASA近期付出各項努力去實現計算革命。因為他對量子力學的基礎（這是主宰微觀世界的古怪的物理法則）有經久不衰的興趣，埃弗萊特還為其做出了同等怪異且引人爭議的詮釋，意思是說存在著許多平行現實，或者叫“世界”。最后，作為收官成就，惠勒的名字以惠勒-德威特方程（Wheeler-DeWitt equation）這一命名受到膜拜，這是個量子方程，用于計算宇宙中的波函數，同時也是斯蒂芬·霍金一大部分宇宙學研究工作的起始點。

除了這些成就，惠勒還出名地愛給新出現的概念編派生動形象的口頭語和名號。對于燃燒殆盡的那些不存在時間概念的恒星尸體，他使“黑洞”這個名字家喻戶曉；對于宇宙中相距遙遠的區域之間那些假定存在的，如同把手形狀的便捷通道，他打造出“蟲洞”這個名字；有些領域在微小距離上有極高能量，連空間和時間本身都展現出量子特性，他為這些領域派發了“普朗克尺度”這一用語；據猜測，這些領域中的空間和時間會呈現出像泡泡一樣的質地，他就給起了“量子泡沫”這個名字。惠勒不僅愛說口頭語，還愛用簡明扼要的草圖和示意圖來講解復雜的概念[9]。惠勒最神妙費解的一個傳世之作是一幅小草圖，把宇宙歷史描繪得恰到好處：

約翰·阿奇博爾德·惠勒和他的字母“U”。

“這是字母‘U’。起初，當宇宙還小的時候，U從細細的這邊開始。隨著我們走到字母的另一邊，輪廓變得越來越粗，到了某個特定的點上，一個大大的圈就把字母結束掉。這里還坐著一只眼睛回望著宇宙最初始的那些日子”，惠勒講解著他這張圖，它示意了宇宙的演進，截止于有自我意識的觀察者出現。事實上，就像惠勒強調的那樣，“我們自己今天可以接收到宇宙早期的輻射，而且也確實接收到了”。然后他就拋出了一個大膽的猜測：“如果說主動觀察這件事，能夠與我們心目中認為的現實世界的起源有什么關聯……那么我們就可以說，這位被宇宙創造出來的觀察者以他的觀察行為在創造宇宙本身的過程中扮演了一個角色。”[10]

20世紀最杰出的物理學家之一聲稱，我們自己要對宇宙的存在負責，這是認真的嗎？是我們自己，僅通過對世界進行觀察，就創造了空間、時間和物質？而且這么做所產生的影響還沿時間倒流回萬物起始之時，并把宇宙從無變有？

我們怎樣才能按照費曼所教的步驟，剝開這層層瘋話，從“惠勒的U”里面找出意義來？假裝我們會拋棄掉那個令人不安的可能性，也就是每次我們從窗口看出去的時候，就是在不知不覺地回溯到時間開始的地方去啟動宇宙大爆炸？畢竟，如果不能不斷地進行時間旅行，我們顯然無法真正改變早期宇宙的走向，更不要說實際上把它創造出來了。我們唯一有可能 “通過我們的觀察行為”，“在創造宇宙本身的過程中扮演一個角色”，更可以大膽地重新解讀一下，理解為：我們體驗到的宇宙及其歷史，只不過是以某個特定視角，去望向一個更具本質性的隱態現實時所產生的感受而已。

為了把這點說清楚，我們可以參照一個圓筒形物體，例如一罐可樂。同一個可樂罐可以看起來是個圓圈，也可以看起來是個長方形，這取決于我們是從上方看它還是從旁邊看它。從這一具體的意義上，我們可以被看作是“創造”了不是一個圓圈就是一個長方形，而沒有真正對罐子本身做任何事情，只不過是采取了某一特定視角而已。

取決于觀察角度，可樂罐可以看起來像個圓圈或長方形。

把宇宙歷史與一部好萊塢老電影做對比，我們可以得到更好的理解。當我們看一部像《育嬰奇譚》那樣的電影時，我們體驗到搞笑的劇情。這是一部1938年的美國乖僻喜劇，由凱瑟琳·赫本和加里·格蘭特主演。一名古生物學家想要組裝一架巨型恐龍的骨骼標本，但這個項目由于遇到美麗的瘋丫頭蘇珊被打斷。蘇珊有一只馴化了的豹子，然后蘇珊姨母養的狗把最后那塊找不到的骨頭偷走了，還把它藏在了某個地方。但是我們在電影院里體驗到的這個故事可沒有真的存放在那卷膠卷上。而是，傳統的電影放映機是放映膠卷上的信息，一個圖像接一個圖像，非常快地一閃而過，使觀影者得到的印象是故事主線在眼前展開。而且，這個故事也不是真的裝在膠卷上，它是由觀影者朝放映出來的影片看過去而創造出來的。故事通過我們的觀影行為創造出來，而原始的信息源原封不動，依然裝在放映機上。同樣的道理，宇宙歷史可以被理解為我們所體驗到的東西，是我們朝一個本質性的“量子現實”[11]望過去時的視角所創造出來的。

什么是現實世界？

是裝在放映機上的電影膠卷，

還是銀幕上展開的豹子的故事？

用好萊塢電影情節的例子來解釋宇宙歷史：宇宙的演化過程僅僅是本質性量子

現實的一個投影嗎？

（鳴謝：屏幕上顯示的是哈勃超級深空視場，原圖像源自NASA、ESA和STScl及HUDF團隊）

用好萊塢電影情節的例子來解釋宇宙歷史，驚人準確地描述出了量子力學的工作原理，把量子力學迫使我們問出的最重要的那個問題“什么是現實世界？”給凸顯了出來。它是放映機里的電燈泡和儲存在膠卷上的那一堆畫面，還是從銀幕上體驗到的那個故事？

即便在當下，物理學家和哲學家仍然有兩個陣營，他們激烈爭論著的正是這個問題。尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡（Werner Heisenberg）和壓倒性多數的物理學家擁護的是正統的量子力學的“哥本哈根詮釋”，它堅稱“電影情節”構成了現實。好幾十年來，只有少數幾個受到排擠的人，包括（至少有過一陣的）埃爾溫·薛定諤（Erwin Schr?dinger）、惠勒的學生休·埃弗萊特和德國物理學家H. 迪特爾·蔡赫（H. Dieter Zeh）構成了“放映機陣營”。然而這一反叛的觀點正變得越來越受追捧。到了1920年代，這場爭論到了一個非了斷不可的關頭，物理學家們針對現實世界的真實面目到底能有多奇怪這個問題一決勝負。