【核心提示】交叉世界理论由澳大利亚科学家韦斯曼等人提出。在埃弗雷特的理论中，宇宙波函数在每次测量之后分叉，演化为两个平行的世界，之后不再相互作用，就像一个无限增值的分叉树。而在韦斯曼的交叉理论中，仅存在有限数量的平行世界，这些世界之间的相互作用，产生了量子效应。

　　人类的知识源于对外界事物以及人自身的认识。在实际的科学活动中，经验起到了关键性的作用，近代伟大的科学发现几乎都是在观察和实验的基础上建立的。同时，经验证据对理论的验证也非常重要，如爱因斯坦的广义相对论预言了近日点的水星异动，当这一现象于1919年被观测证实后，引起了科学界的巨大轰动。

　　量子力学启发平行世界猜想

　　随着科学活动的深入，人类的研究视野一方面深入到微观，研究原子、电子等微观粒子的动力学特性；另一方面扩展到整个宇宙，研究大爆炸、黑洞等宇宙现象。这样，在极小和极大的尺度范围内，人类很难甚至根本不可能进行观测，经验反而对科学的进步造成了巨大的限制。当代科学的研究内容和尺度已经远非经验所能企及，但是其理论上的逻辑合理性又不得不严肃对待。平行世界，这个看似科幻的构想，在理论的支持下得到了越来越多科学家的关注，在宇宙学领域中已经被某些科学家所接受。

　　平行世界的构想最早是埃弗雷特1955年在他的博士论文草稿中提出的。量子力学可以说是20世纪最重要的物理学理论，主要研究微观粒子的行为，并在实验上取得了巨大的成功，但是量子领域内粒子的行为和人们的常识却有很大差距。如电子兼有波动性和粒子性，在未测量时会同时存在于两个地方，而一旦测量后，就只出现在一个地方，对此，薛定谔以著名的“薛定谔猫”的思想实验加以表达。正统观点认为：这是由于微观和宏观有着天然的区分，微观的叠加状态无法在宏观上表现出来。

　　埃弗雷特不认同这种看法，他认为世界是一个整体，微观规律在宏观也普遍适用。量子力学的数学语言——波函数可以对整个世界进行描述，整个宇宙的波函数都按照薛定谔方程决定性地演化。只不过在每一次测量后波函数产生了分叉，分叉后两个世界单独演化，不再相互影响。这样，埃弗雷特的解释虽然避免了量子力学中的一些矛盾，但却得出了存在多重分裂世界的推论。仅仅一次简单的测量就导致一个平行世界的产生，这个结论真的太大胆，严重违背人类的直观和常识。后来，很多物理学家为克服这个矛盾，一方面吸收了埃弗雷特理论中的合理成分，如波函数能对世界进行完备描述，另一方面引入其他假设和证据，来对其进行修正，提出了多心灵解释、多历史解释等。2014年10月13日《物理学评论》发表了关于量子力学多世界解释的最新形式的成果，该理论一改多世界解释的传统，认为世界不是平行的，而是“交叉”的。

　　交叉世界尝试解释量子效应

　　交叉世界理论由澳大利亚科学家韦斯曼等人提出。在埃弗雷特的理论中，宇宙波函数在每次测量之后分叉，演化为两个平行的世界，之后不再相互作用，就像一个无限增值的分叉树。而在韦斯曼的交叉理论中，仅存在有限数量的平行世界，这些世界之间的相互作用，产生了量子效应。在埃弗雷特的理论中，波函数起着很重要的作用，决定着整个世界的演化，而在韦斯曼的理论中则不需要假设波函数的存在。

　　交叉世界理论的具体内容主要有以下几个方面。

　　其一，一个世界指的就是我们所处的、由场和粒子构成的经典世界。我们只能生活在一个世界中，在单个世界中物质的运动服从牛顿定律，决定性地运动。而如果在此世界之外去看，有很多巨大的、有限数量的世界真实地存在着，正是这些世界之间的相互作用，产生了微观的量子效应。如果不考虑多个世界的存在，仅就一个世界而言，交叉世界理论就完全符合牛顿定律。因此，该理论有一定的统一性，可以根据不同的世界假设还原为牛顿力学或者量子力学。

　　其二，不同世界之间的互动，是量子效应的根本来源。在不同的世界之间存在一种特殊的排斥力，这种排斥力阻止不同世界之间物质的交流，使之不能相互穿越，各世界得以相对独立存在。在经典宏观世界中，一个小球无法自发地穿越墙壁。但是，在量子世界中，一个粒子却可以通过量子隧穿效应越过看似不可逾越的屏障。在交叉理论中对此是这样解释的：两个不同世界中，由于排斥力的作用，一个世界中的粒子遇到壁垒会自然弹回，但如果一个世界突然加速，不同世界就会连通，粒子便可以穿越屏障。在交叉世界理论中，只需假设存在41个相互作用的世界，就可以解释著名的“双缝干涉实验”，以及粒子表现出的波动特性。

　　其三，在交叉世界理论中，除了假设有限数量的世界存在之外，无需任何额外的假设。不需要像埃弗雷特解释那样假设波函数的本体地位，也不需要像正统解释那样，假设观测者的特殊作用，以及微观和宏观的二元区分，却可以解释包括双缝干涉、零点能、量子隧穿、波包的传播等大部分的量子现象，甚至量子中的波函数也可以通过假设多个世界存在，从交叉世界理论推论出来，从而还原到埃弗雷特的理论。这样看来，交叉世界理论用最少的假设，推出了量子力学和牛顿力学中的很多现象，具有很大的简洁性和统合性。

　　不过，交叉世界理论仍然无法处理一个重要的量子现象——量子纠缠（粒子在很远距离下具有的相互关联的特性）。目前交叉理论还只是停留在解释已有的量子现象的层面，并没有推出新的量子现象。这也是目前物理学发展中普遍存在的问题，物理学的数学形式的发展已经大大超前于实验检验和理论解释。例如：弦论已经发展了40多年，其数学形式已极为复杂，霍金也曾经宣称其是物理学中最有前途的统一理论。有关弦论的论文每年都有上万篇，但是至今其还停留在理论计算的层面，没有给出确实的实验验证的方法。如果交叉世界理论可以推论出全新的量子现象并加以确证，那将会对整个量子力学造成根本性的变革。

　　（作者单位：山西大学科学技术哲学研究中心）