【腦洞系列】神奇的「量子永生」,在無數平行宇宙中,可能存在一個永生的你

天空之城 2020/12/22 檢舉 我要評論

01 平行宇宙和多世界詮釋

在很多科幻電影中都會用到「平行世界」這個概念,但是電影中的平行宇宙和物理學中的平行宇宙有很大的差別,一開始「平行宇宙」指的是「平行作用力宇宙」,而「多元宇宙」指的是「包含多種不同作用力」的宇宙。

電影中所描述的「平行宇宙」其實是基於「量子力學」中「多世界詮釋」的概念進行的藝術創作。並不是傳統物理學中描述的不同作用力的其他宇宙,但是在量子力學開始發展後,平行宇宙逐漸變成了波函數坍塌後延伸出的不同世界線。

傳統的觀點普遍認為,宇宙是不會發生變化且唯一存在的,但是隨著物理學的發展,多維度的概念誕生,以及量子力學指出了宇宙的本質其實是不確定性和穩定共存,開始讓人類認為,在我們的四維時空之外,可能存在著更多不同的宇宙。

高緯度總是由無數的低緯度組成的,無數的「點」組合在一起就會成為「線」,無數的線組合會成為「面」,也就是無數的一維組成二維,無數的二維才能組成三維,而我們的宇宙,或許也和其他的四維時空一起,組成一個五維的時空。

量子力學給了這種觀點理論上的支撐,為了解釋量子力學中的種種現象,「多世界詮釋」誕生,比起哥本哈根學派的詮釋,多世界詮釋不用考慮波函數的坍塌。

在量子力學中,一個量子的狀態可以是「波」也可以是「粒子」,著名的雙縫實驗以及這個實驗延伸出的「電子雙縫干涉實驗」「延遲選擇雙縫實驗」都證明,人類的觀察會對量子的狀態產生影響。

在沒有人類主動觀察時,一個量子的狀態是無法被確認的,我們視為這個量子處於「共存狀態」,也就是它即是粒子也是波,但是一個人在觀察後,就會導致這種共存狀態被打破,這個時候的量子就會只處於粒子的狀態被人類觀察。

多世界詮釋認為,其實這種共存狀態並沒有被打破,而是創造出了一個平行宇宙,每一個宇宙中,這個量子都有一個確定的狀態,人類只是處於其中一個特定的宇宙中觀察到了這個量子的狀態。

提出這個觀點的艾弗雷特曾經去尋找玻爾和愛因斯坦等人,和他們一起討論這個觀點,而玻爾本人對多世界詮釋並沒有發表任何觀點,愛因斯坦則表示,他無法接受這種觀點,難道隨便看一眼路邊的老鼠,就會影響整個宇宙嗎?

在很長的一段時間內,物理學界對多世界詮釋都抱著不置可否的態度,直到1970年左右,物理學界的大佬愛因斯坦等人幾乎都離去後,艾弗雷特再次提出了多世界詮釋,引起了大范圍的關注,並且成為了科幻電影鍾愛的題材。

多世界詮釋看似有一定的道理,但是和常識並不相符,如果多世界詮釋成立,那麼每一秒都會有無數的新宇宙誕生,物質和能量難道是憑空出現?我們的宇宙是其他的宇宙的分裂嗎?這些問題多世界詮釋都無法給出答案。

02 「量子自ㄕㄚ」

如果多世界詮釋成立,還會延伸出一個更加奇怪的思想實驗「量子自ㄕㄚ」。

相信大家都知道「薛定諤的貓」這個思想實驗,如果把這個思想實驗中的貓換成人,再結合多世界詮釋,會發生什麼事情?

一般情況下,我們認為薛定諤的貓中的貓,離去和活著的幾率各是50%,只有打開密閉的容器去觀察貓咪,才能得到確定的答案,但是在多世界詮釋中,會製造出兩個不同的宇宙,一個宇宙中貓咪離去,一個宇宙中貓咪存活。

進行若干次試驗後就會導致有一個宇宙的貓咪永遠不會離去,也就說如果多世界詮釋是正確的,通過這樣的實驗,在某一個宇宙中實驗者永遠不會離去實驗了量子層面的「量子永生」,但是只有這個宇宙對於實驗者有意義,因為其他的宇宙中的實驗者都沒了。

顯然,「量子自ㄕㄚ」這個實驗無法實現,因為在無限的時間下,實驗者必然會因為鐳的衰變而離去,對於薛定諤的貓這個實驗,不論是多世界詮釋還是哥本哈根詮釋都無法讓人滿意。

量子的疊加態究竟應該如何解釋?為什麼人類的觀察會對微觀的量子產生影響?這些問題仍然困擾著物理學家,但是並不會永遠的困擾下去,隨著未來科技的發展,人類的物理理論也會隨之發展,或許在幾百年後,就會有新的理論去描述微觀世界中的種種現象。

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