01 平行宇宙和多世界诠释

  在很多科幻电影中都会用到“平行世界”这个概念,但是电影中的平行宇宙和物理学中的平行宇宙有很大的差别,一开始“平行宇宙”指的是“平行作用力宇宙”,而“多元宇宙”指的是“包含多种不同作用力”的宇宙。

  电影中所描述的“平行宇宙”其实是基于“量子力学”中“多世界诠释”的概念进行的艺术创作。并不是传统物理学中描述的不同作用力的其他宇宙,但是在量子力学开始发展后,平行宇宙逐渐变成了波函数坍塌后延伸出的不同世界线。

  

神奇的“量子永生”,在无数平行宇宙中,可能存在一个永生的你 神奇 永生 平行宇宙 第1张


  传统的观点普遍认为,宇宙是不会发生变化且唯一存在的,但是随着物理学的发展,多维度的概念诞生,以及量子力学指出了宇宙的本质其实是不确定性和稳定共存,开始让人类认为,在我们的四维时空之外,可能存在着更多不同的宇宙。

  高纬度总是由无数的低纬度组成的,无数的“点”组合在一起就会成为“线”,无数的线组合会成为“面”,也就是无数的一维组成二维,无数的二维才能组成三维,而我们的宇宙,或许也和其他的四维时空一起,组成一个五维的时空。

  

神奇的“量子永生”,在无数平行宇宙中,可能存在一个永生的你 神奇 永生 平行宇宙 第2张


  量子力学给了这种观点理论上的支撑,为了解释量子力学中的种种现象,“多世界诠释”诞生,比起哥本哈根学派的诠释,多世界诠释不用考虑波函数的坍塌。

  在量子力学中,一个量子的状态可以是“波”也可以是“粒子”,著名的双缝实验以及这个实验延伸出的“电子双缝干涉实验”“延迟选择双缝实验”都证明,人类的观察会对量子的状态产生影响。

  

神奇的“量子永生”,在无数平行宇宙中,可能存在一个永生的你 神奇 永生 平行宇宙 第3张


  在没有人类主动观察时,一个量子的状态是无法被确认的,我们视为这个量子处于“共存状态”,也就是它即是粒子也是波,但是一个人在观察后,就会导致这种共存状态被打破,这个时候的量子就会只处于粒子的状态被人类观察。

  多世界诠释认为,其实这种共存状态并没有被打破,而是创造出了一个平行宇宙,每一个宇宙中,这个量子都有一个确定的状态,人类只是处于其中一个特定的宇宙中观察到了这个量子的状态。

  

神奇的“量子永生”,在无数平行宇宙中,可能存在一个永生的你 神奇 永生 平行宇宙 第4张


  提出这个观点的艾弗雷特曾经去寻找玻尔和爱因斯坦等人,和他们一起讨论这个观点,而玻尔本人对多世界诠释并没有发表任何观点,爱因斯坦则表示,他无法接受这种观点,难道随便看一眼路边的老鼠,就会影响整个宇宙吗?

  在很长的一段时间内,物理学界对多世界诠释都抱着不置可否的态度,直到1970年左右,物理学界的大佬爱因斯坦等人几乎都去世后,艾弗雷特再次提出了多世界诠释,引起了大范围的关注,并且成为了科幻电影钟爱的题材。

  

神奇的“量子永生”,在无数平行宇宙中,可能存在一个永生的你 神奇 永生 平行宇宙 第5张


  多世界诠释看似有一定的道理,但是和常识并不相符,如果多世界诠释成立,那么每一秒都会有无数的新宇宙诞生,物质和能量难道是凭空出现?我们的宇宙是其他的宇宙的分裂吗?这些问题多世界诠释都无法给出答案。

  02 “量子自杀”

  如果多世界诠释成立,还会延伸出一个更加奇怪的思想实验“量子自杀”。

  相信大家都知道“薛定谔的猫”这个思想实验,如果把这个思想实验中的猫换成人,再结合多世界诠释,会发生什么事情?

  一般情况下,我们认为薛定谔的猫中的猫,死亡和活着的几率各是50%,只有打开密闭的容器去观察猫咪,才能得到确定的答案,但是在多世界诠释中,会制造出两个不同的宇宙,一个宇宙中猫咪死亡,一个宇宙中猫咪存活。

  进行若干次试验后就会导致有一个宇宙的猫咪永远不会死亡,也就说如果多世界诠释是正确的,通过这样的实验,在某一个宇宙中实验者永远不会死亡实验了量子层面的“量子永生”,但是只有这个宇宙对于实验者有意义,因为其他的宇宙中的实验者都死了。

  显然,“量子自杀”这个实验无法实现,因为在无限的时间下,实验者必然会因为镭的衰变而死亡,对于薛定谔的猫这个实验,不论是多世界诠释还是哥本哈根诠释都无法让人满意。

  量子的叠加态究竟应该如何解释?为什么人类的观察会对微观的量子产生影响?这些问题仍然困扰着物理学家,但是并不会永远的困扰下去,随着未来科技的发展,人类的物理理论也会随之发展,或许在几百年后,就会有新的理论去描述微观世界中的种种现象。