“多重宇宙论”可以解释微观世界的“叠加态”?

小彭来给您解惑

发布时间:01-0712:29

前面几期文章我主要讲解了量子力学里面的一个神奇的状态:叠加态。这个状态只有在微观世界才会明显,因为我们宏观世界从来没见过这种状态,但是产生这种状态的原因,我在前面的文章并没有给大家做讲解,今天我重点来谈谈这个问题。

首先为了照顾前面没看我写“叠加态”文章的朋友,我再简单说下啥是叠加态,其实就是说微观粒子具有一种“同时处于多个位置”的状态,但是这种状态在宏观世界却从未见过,虽然很多人觉得这是一种非常荒谬的状态,但是前面我写了一篇“贝尔不等式”的文章,已经详细说明了这种叠加态在微观世界的确存在的,所以你不用再质疑这种叠加性的正确性。

但是这种叠加性到底是谁带来的呢?这是一个非常值得思考的问题,目前主流的物理学家对这个现象无法合理解释,但是有一种说法却可以比较合理的解决这个问题,那就是多重宇宙论。

多重宇宙论是指我们的宇宙不止一个而是有无限个,我们日常生活每时每刻都在不停的分裂出新的宇宙出来,而我们只能选择其中一个宇宙继续演化,无法同时选择两个宇宙演化,到底谁在决定我们选择哪个宇宙,目前似乎可以用“意识”来解释。

大家还记得前面我讲解“薛定谔的猫”这个思想实验时提到过多重宇宙,但是当时我并未详细讲解这个理论,因为这个理论非常让人匪夷所思。更重要的是这个理论具有“不可证伪”性,意思就是既不能被证实,也不能被证伪,因为很多物理学家对这个理论根本不感兴趣。但是还有有少部分物理学家一直坚信这个理论的正确性。

为啥多重宇宙就可以解释微观粒子的叠加态呢?这要从微观粒子的“位置概率图”说起,关于“位置概率图”前面几期文章我已经讲过很多次了,如果没看可以先去看看,其实就是把一个微观粒子的位置当横坐标,把概率当纵坐标,然后画出一个函数图来,比如下图所示。

可以看出宏观物体的图像就是一个直线,微观粒子却是曲线,宏观物体就只有一个位置有概率且是100%,就好比于一个人吃“独食”,而微观物体则是每个位置都分到了概率,好比于大家一起吃“大锅饭”。所以你能理解这个叠加态的数学表达方式了吧。

那么为啥微观粒子具有位置的“叠加态”,我们可以说一个微观粒子当前在A的概率30%,在B的概率是45%,在C的概率是25%,但是微观粒子依然是同时处于多个位置,那么微观粒子是永远都处于多个位置吗?答案是NO,其实你如果看了前面的文章你就会知道,有个特殊的情况微观粒子会处于某一个位置而不是多个位置,那就是人类对其进行观察并且观察到了微观粒子,当观察的一瞬间,微观粒子的“位置概率图”会发生剧烈变化,如下图所示。

发现没,观察后微观粒子瞬间变得有一个固定位置了且概率是100%,微观物体马上就展示出了宏观物体才独有的“吃独食”现象,那么我们可以肯定的是:造成这个吃独食的原因就是观察。但是仅仅推论出这个还不够,因为观察本身也是有物理含义的,比如观察到底是谁在观察,人去观察可以,动物去观察可以吗?介于生物和非生物的病毒去观察又行不行?这带来一连串的问题。

但是我们可以这样理解这个过程,微观粒子其实是处于多重宇宙中的,我们的宇宙只是其中一个,也就是你看到的微观粒子的“叠加态”其实是多重宇宙的一个交集处,微观粒子之所以能同时处于多个位置就是因为每个宇宙中都有一个微观粒子,只不过每个宇宙中的微观粒子位置可能不同而已。那么当你去观察微观粒子发现它在某地时,只不过是你从众多宇宙中选择出了一个宇宙来继续演化而已。换句话说其实微观粒子单看一个宇宙,并不具有叠加态,但是多个宇宙交汇处就提现出了这种“叠加性”。

基于这个解释,我们就可以合理解释前面的“薛定谔的猫”了,因为当时最麻烦的问题在于为啥人类一观察,猫就从生死“叠加态”变回“本征态”,薛定谔的波函数会坍缩。但是如果有了多重宇宙论,薛定谔的波函数就无需坍缩了,因为当你开箱的一瞬间发现猫死了,那么你可以断言在另一个宇宙中猫是活的,你只不过选择了一个猫死的宇宙来继续演化。(关于薛定谔方程的波函数前面专门花了一期来讲解可以先看看)

所以剩下一个问题,为啥“观察”可以使我们从多个宇宙中选择出一个来演化,观察为啥具有“选择”能力,其实我们只要仔细想下就能明白,观察的背后其实是“意识”的参与,虽然真正做实验观察的是仪器,人并非直接肉眼去看,但是仪器的源头不也是“人的意识”吗?

说到这里相信大家对多重宇宙论应该会有一定的亲切感了,不过目前“多重宇宙论”还非常难以被证实,因为它太过反常规,但是科学家有时都是“赌徒”,他们会选择一个自己觉得合理的解释来研究,把自己毕生的精力压在这个上面,如果这是一个谬误那没办法只有认了,但是一旦押对了,那将再次巅峰人类对宇宙的认知。我是百家号《小彭来给您解惑》,如果喜欢我的文章可以关注我,如果对文章有异议可以留言评论。

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