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平行宇宙真的存在么?量子力学

cndao cndao ⋅ 2022-12-10 11:31:44

真的存在平行宇宙吗?答案是“有这种可能”。那么在平行宇宙的另一个你,现在在干什么呢?

平行宇宙是一个颇有争议的说法,但是在过去几十年里,它收获了越来越多的追随者。

在其他的宇宙中,你也许正在睡觉,也许正感到快乐或悲伤,你可能是个富翁也可能是个穷鬼,甚至可能已经死掉了。答案是“有这种可能。”平行宇宙是一个颇有争议的说法,但是在过去几十年里,它收获了越来越多的追随者。


平行宇宙真的存在么?量子力学

平行宇宙真的存在吗?

平行世界起源于微观尺度下的物理学。二十世纪初,物理学家创造并发展了量子力学来理解微观尺度下的世界。这个理论认为,微观世界的现实很模糊。微观粒子,如电子,不需要拥有特定的位置,它可以同时处于不同的位置。它们还可以同时拥有其他我们原本认为并不相容的性质。当粒子拥有这样的性质时,物理学家就说它们处于不同状态的叠加态。

量子力学自身并没有给出这个问题的答案。一个可能是,量子力学并不是描述这个世界完善的理论。也许自然界遵循另一种运行机制,这种机制我们暂时还不理解,它可以告诉我们为什么我们测量时只能测量到大量叠加态中的某个特定的态。在微观世界中,现实也许是模糊不清的,但是一旦涉及到宏观物体,例如观测者或者测量仪器,微观物体就不再处于叠加态了。“如果你认为有额外的东西,那么你就应该去描述这个额外的东西可能是什么。”剑桥大学的量子物理学家阿德里安·肯特说。“我们如何用数学来描述它,如何用实验来检验它?这是一个正在研究的艰深的研究课题。”

另一个可能是我们需要更深入的理解。也许所有可能的测量结果都是真实存在的:当你进行测量,例如测量一个粒子的位置,世界分裂成不同的分支。在每一个分支里都有一个你,这个分支里的你测量到一个粒子处于某个位置。


平行宇宙真的存在么?量子力学

量子力学


1957年,物理学家休·埃弗雷特首次在他的博士论文中提出关于多世界的想法。这个想法可能看起来非常疯狂,但它扎根于量子力学的数学基础之上。量子力学的公式并没有告诉当我们进行测量时会发生什么,所以为什么不让它们按照薛定谔方程演化来看看会发生什么呢?


“数学告诉我们的是当一个粒子处于A状态和B状态的叠加态”,观察者的测量让自己进入观察到粒子处于‘A状态’和观察到‘B状态’的叠加态中,”牛津大学物理哲学家大卫·华莱士解释道。所以微观的叠加变成了宏观的叠加。


但哪一个我是真实的?


平行宇宙真的存在么?量子力学

哪个是真的自己?

这一切对我们意味着什么?“在埃弗雷特看来,‘所有不同的分支’都是真实的,”肯特说,“这些分支里由很多你的拷贝,你要问哪一个是真实的是没有意义的。这些拷贝之间是平权的,它们都是真实的。直到世界发生分裂之前,所有的拷贝都拥有相同的记忆。在很短一段时间后,拷贝之间会产生微小的差别,随着时间的流逝,差别会越来越大。”是,虽然数学不能决定测到A还是B,但它也没有将两者混合起来。描述体系所处状态的的数学表达式可以分为两部分,每个部分描述的是一个世界,在这个世界中,实验者正好看到了两种可能性中的一种。如果你从字面上理解这一点,那么你必须承认现实世界已经发生分裂。

肯特不认同多世界理论,他指出,多世界理论会对你的生活态度产生深远的影响。“这可能会让你变得非常信奉虚无主义,因为付出努力又有什么意义,在某些分支宇宙中,无论你试图做什么,你总是会成功。你也可能被悲伤包围:每次你开车下高速公路时,你总是因车祸而死。或者你可以一生致力于规避风险,以便尽可能让自己未来的复制品们过得好一点。那些对社会持利他主义观点,倾向于社会主义或平均主义的人,也应该对他们未来的复制品们持同样的看法。因为他们都是你的复制品,所以你有更多的道义责任‘去照顾他们’。”


多世界的观点可能不符合常识,但它的支持者称赞其既科学又优雅:它依赖于现有的量子力学的数学。你不必引入那些神秘的“额外的东西”来让现实从一种叠加的状态突然变成一种确定的、单一的状态。“没有新的假设或新的物理原理,”华莱士说,“这正是我们认真对待现有理论带来的收获。”


并不是每个人都是多世界理论的信徒——这并不是因为这个理论表面上的看起来很疯狂。毕竟,许多理论在最初构思的时候似乎都很疯狂。今天,没有一个物理学家会因此而退缩。大家不相信多世界理论的原因主要分为两个方面。有些人,包括肯特,不太相信退相干足以解释世界被分为多个支,在每个分支里,世界就是他们看到的那样。他们担心,要让退相干理论有效地描述现实需要引入额外的假设。

作者:Marianne Freiberger


翻译:Nothing


审校:Dannis

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