關(guān)于電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，其實(shí)我在之前的科普文章中已經(jīng)不止一次跟大家分享過(guò)。 有興趣的朋友可以看看之前的科普文章。
因此，我就不詳細(xì)闡述實(shí)驗(yàn)的具體過(guò)程了。 今天我將從另一個(gè)角度來(lái)解決這個(gè)實(shí)驗(yàn)。 我不再分析實(shí)驗(yàn)本身，而是嘗試分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能給我們帶來(lái)什么思考。 這里需要強(qiáng)調(diào)的是，這些想法更多的是基于現(xiàn)有物理理論的“想象”，但并不是無(wú)理的“想象”。
讀完這篇文章，你可能會(huì)覺(jué)得它不像科普文章，但又不像科幻小說(shuō)，也可能兩者兼而有之。 下面正式開(kāi)始。
電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)實(shí)際上可以分為幾個(gè)版本。 科學(xué)家們不斷地升級(jí)實(shí)驗(yàn)本身，試圖弄清楚實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的怪異現(xiàn)象到底是怎么回事，但直到現(xiàn)在還沒(méi)有結(jié)論。
電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)之所以可怕，并不是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)本身可怕，而是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果很可能引發(fā)我們對(duì)世界本質(zhì)的深入思考，并可能讓人類接觸到“時(shí)間本質(zhì)”、“時(shí)空旅行”甚至“宇宙真相”的鑰匙，徹底顛覆了我們對(duì)宇宙和世界的看法。
尤其是延遲選擇實(shí)驗(yàn)或許能讓我們一睹造物主的“陰謀”。 為什么這么說(shuō)？
在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)我們不觀察電子時(shí)，電子表現(xiàn)為無(wú)處不在的波動(dòng)，并且可以同時(shí)出現(xiàn)在任何不同的地方。 我們看到的是一個(gè)模糊的世界。 一旦我們進(jìn)行觀察，電子的波動(dòng)性就會(huì)崩潰，瞬間變成粒子，只能出現(xiàn)在某個(gè)地方，我們觀察到某個(gè)世界。
這不是比魔法更神奇嗎？ 而由此引發(fā)的一系列連鎖反應(yīng)才是最讓我們感到恐怖的。
首先，這種模糊的“疊加態(tài)”是否也存在于宏觀物體中？
在某種程度上，電子、光子等微觀粒子具有模糊、不確定的疊加態(tài)是可以接受的。 畢竟電子和光子都是微觀粒子，疊加態(tài)也是微觀世界的特征。
但你有沒(méi)有想過(guò)，所謂的微觀和宏觀其實(shí)并沒(méi)有明確的界限。 粒子有多大算微觀，多大算宏觀？
這種問(wèn)題不能一刀切，就像兒童和成人之間沒(méi)有明確的界限一樣。 說(shuō)白了，從孩子到成人的成長(zhǎng)過(guò)程是一個(gè)量變導(dǎo)致質(zhì)變的過(guò)程，從微觀到宏觀也是如此。
這意味著，從理論上講，我們的宏觀世界也必然存在微觀粒子的“疊加態(tài)”，這是一種不確定的模糊狀態(tài)。 我們生活的每一秒、每一分鐘、每一天，其實(shí)都是一種疊加狀態(tài)，蘊(yùn)含著無(wú)限的可能性。 然而，由于我們的世界充滿了觀察行為，這也導(dǎo)致宏觀世界的疊加狀態(tài)瞬間崩潰。 是唯一確定的結(jié)果。 言下之意就是，在我們的宏觀世界中，不可能直觀地感受到疊加態(tài)。
然而，從理論上講，宏觀世界的未來(lái)確實(shí)是一個(gè)具有無(wú)限可能性的“混沌”模糊狀態(tài)，而正是由于人（不僅僅是人類，還包括任何其他物種）的觀察行為，模糊混沌狀態(tài)才得以實(shí)現(xiàn)。繼續(xù)崩潰。 它是唯一確定的狀態(tài)，也就是我們每天看到的客觀存在的唯一狀態(tài)。
說(shuō)白了，任何時(shí)候，我們都會(huì)有無(wú)限的選擇。 這些無(wú)限的選擇相當(dāng)于模糊狀態(tài)的“疊加狀態(tài)”。 當(dāng)我們做出選擇的時(shí)候，疊加態(tài)就會(huì)瞬間崩潰成唯一的確定性。 地位，意味著我們只能有一個(gè)選擇。 這相當(dāng)于我們?cè)诿繒r(shí)每刻都有無(wú)數(shù)個(gè)岔路口的路上選擇其中一個(gè)岔路口。
因此，從某種意義上說(shuō)，不僅是微觀粒子，宇宙中的一切事物都應(yīng)該具有“疊加態(tài)”的模糊屬性。
二、空間和時(shí)間的不連續(xù)性
長(zhǎng)期以來(lái)，我們一直相信物體可以無(wú)限細(xì)分。 直到普朗克長(zhǎng)度的出現(xiàn)，我們才明白空間和時(shí)間是不能無(wú)限細(xì)分的。 存在一個(gè)最小有意義的長(zhǎng)度，即普朗克長(zhǎng)度。
任何小于普朗克長(zhǎng)度的單位都是沒(méi)有意義的。 不僅長(zhǎng)度，時(shí)間也不能無(wú)限細(xì)分。 有一個(gè)最小的時(shí)間單位，普朗克時(shí)間。
這意味著時(shí)間和空間組成的時(shí)空結(jié)構(gòu)實(shí)際上是不連續(xù)的。 我們每天都感覺(jué)時(shí)間的流逝是連續(xù)的、順利的，但事實(shí)上卻并非如此。 時(shí)間向前跳躍，從一個(gè)普朗克時(shí)間跳到下一個(gè)。 然而，由于普朗克時(shí)間太短，我們無(wú)法直觀地感受到這種間歇性的跳躍。
普朗克時(shí)間與普朗克空間密切相關(guān)。 普朗克時(shí)間等于光在真空中傳播普朗克長(zhǎng)度所需的時(shí)間。
時(shí)空的這種不連續(xù)性也意味著時(shí)空的結(jié)構(gòu)不是一個(gè)光滑的整體物理資源網(wǎng)，而是由幾乎無(wú)限多個(gè)不可分割的微小部分組成的整體。
舉個(gè)通俗的例子，普朗克時(shí)間和普朗克長(zhǎng)度的存在就像我們看電視、電影時(shí)看起來(lái)是連續(xù)光滑的狀態(tài)一樣。 其實(shí)圖片并不是連續(xù)的，而是按每秒的播放速度固定的。 它由具有固定幀數(shù)的照片組成。 理論上，幀數(shù)越高，電影看起來(lái)就越流暢、越連續(xù)。
例如，如果幀數(shù)為48，則相當(dāng)于電影虛擬世界中的最小時(shí)間尺度為48秒。 如果人眼每秒能分辨48次，就會(huì)看到原本流暢、連續(xù)的電影畫(huà)面變成了靜止的照片。 相鄰畫(huà)面之間是完全黑暗的，相當(dāng)于我們通常所說(shuō)的虛無(wú)或混亂的狀態(tài)。 這個(gè)狀態(tài)相當(dāng)于我們現(xiàn)實(shí)世界中兩個(gè)相鄰普朗克時(shí)間之間的狀態(tài)。 它是虛無(wú)或混亂，沒(méi)有任何意義。
同樣，我們真實(shí)的空間和運(yùn)動(dòng)也可以這樣理解。 由于普朗克長(zhǎng)度的存在，我們看到的物體的連續(xù)運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是跳躍的。 至于跳躍過(guò)程中發(fā)生了什么，我們不得而知。 我們不可能知道，至少現(xiàn)在還不能知道，因?yàn)閮蓚€(gè)相鄰的普朗克長(zhǎng)度之間沒(méi)有任何意義。
第三，相對(duì)論。
相對(duì)論包括狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。 我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)狹義相對(duì)論。
狹義相對(duì)論的一個(gè)重要前提是光速保持不變。 說(shuō)白了，光速與任何其他速度疊加后仍然是光速。
根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)中的速度疊加，比如，你在高鐵上打開(kāi)手電筒，我則靜止在地面上。 在我眼里，手電筒發(fā)出的光速應(yīng)該等于火車(chē)的速度加上光速。 結(jié)果大于光速。 這違反了光速不變的原理，產(chǎn)生了悖論。
為了防止悖論存在，火車(chē)上的時(shí)間必須慢一些，這樣才能保證手電筒發(fā)出的光速不變，光速不變。
所以狹義相對(duì)論有這樣的結(jié)論：速度越快，時(shí)間越慢。 從電影中換幀的概念來(lái)理解，物體速度越快，“換幀”的速度就越慢。
這意味著時(shí)間其實(shí)是相對(duì)的，每個(gè)人對(duì)每一秒的感覺(jué)都不一樣。 你的一秒可能相當(dāng)于我的一年，前提是你的速度必須足夠快，足夠接近光速。
不過(guò)，就每個(gè)人自己的感受而言，每個(gè)人對(duì)于某一秒的感受都是一樣的。 說(shuō)白了，每個(gè)人經(jīng)歷的一秒內(nèi)“變化的幀數(shù)”總數(shù)是相同的。
我還用電影中的場(chǎng)景作為例子。 無(wú)論是快進(jìn)還是慢放，電影畫(huà)面中的人都感覺(jué)不到。 假設(shè)電影中的人是有意識(shí)的，我們錄制這個(gè)人的某個(gè)視頻動(dòng)作一秒，并以兩種模式播放該一秒動(dòng)作：正常播放、慢速播放10次。 在這兩種情況下，視頻中的人只會(huì)感覺(jué)一秒鐘過(guò)去了。
在沒(méi)有任何其他參照系的情況下，每個(gè)人對(duì)一秒的體驗(yàn)都是一樣的，因?yàn)樵谶@一秒中，“幀數(shù)”是固定的，即一秒除以普朗克時(shí)間。 。
也就是說(shuō)，無(wú)論你乘坐的飛船有多快，有多接近光速，只要你不離開(kāi)飛船，你在飛船上的生活就和地球上的生活沒(méi)有什么不同。 理論上來(lái)說(shuō)，在你的一生中，地球的時(shí)間可能已經(jīng)過(guò)去了幾百萬(wàn)年，人類可能已經(jīng)到達(dá)了世界末日，但你并不知道這一點(diǎn)。 即使你知道，其實(shí)對(duì)你來(lái)說(shuō)也沒(méi)有多大意義。 為什么？
因?yàn)槿绻浑x開(kāi)飛船，就永遠(yuǎn)無(wú)法返回地球。 從理論上講，你可能會(huì)看到地球上的時(shí)間快速前進(jìn)。 對(duì)你來(lái)說(shuō)，就像快進(jìn)10倍的電影一樣，但地球人不會(huì)感覺(jué)時(shí)間真的過(guò)得更快。 即使前進(jìn)，你也無(wú)法親身感受到地球時(shí)間的“快進(jìn)”！
事實(shí)上，地球上的每個(gè)人其實(shí)都生活在別人的過(guò)去或未來(lái)中，只是這個(gè)過(guò)去或未來(lái)非常有限，我們根本感覺(jué)不到。 要感受它，有兩種方法。
一，以亞光速飛行一段時(shí)間，然后返回地球。 其次，在一個(gè)非常強(qiáng)的引力場(chǎng)附近停留一段時(shí)間，然后返回地球。
這兩種方法都會(huì)導(dǎo)致時(shí)間變慢。 當(dāng)你回到地球時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)地球的時(shí)間已經(jīng)過(guò)去了幾年、幾十年甚至更久，相當(dāng)于你穿越到了地球的未來(lái)。
相信很多人都明白這個(gè)道理，我們也可以用更徹底的方式來(lái)理解雙縫干涉實(shí)驗(yàn)視頻，就是上面提到的“宇宙框架變化”。
相鄰兩個(gè)普朗克時(shí)間的跳躍可以通俗地理解為“宇宙坐標(biāo)系變化”，當(dāng)你的速度無(wú)限接近光速時(shí)，就意味著你的其中一個(gè)普朗克時(shí)間比靜止物體的普朗克時(shí)間要長(zhǎng)。 長(zhǎng)，理論上甚至是無(wú)限長(zhǎng)，這意味著你無(wú)法再進(jìn)行“宇宙框架變換”。
而你處于宏觀的“量子疊加態(tài)”，你是一個(gè)觀察者。 時(shí)間應(yīng)該以“普朗克時(shí)間”無(wú)限分裂，分裂成無(wú)限個(gè)平行宇宙。 每一次的“框架變化”，其實(shí)都應(yīng)該包括平行宇宙的分裂。 但現(xiàn)在隨著你的速度無(wú)限接近光速，“宇宙坐標(biāo)系變化”停止了，這意味著無(wú)限的可能性和開(kāi)始都疊加在同一個(gè)時(shí)空中，所以就有了無(wú)限的質(zhì)量！
這就是為什么速度越快，質(zhì)量越大。
很多人都有這樣的疑問(wèn)：如果光以光速傳播，并且具有無(wú)窮大的質(zhì)量，那無(wú)窮大的質(zhì)量最終會(huì)不會(huì)塌縮成黑洞呢？ 既然如此，就意味著無(wú)法利用速度來(lái)穿越時(shí)空。 這難道不會(huì)導(dǎo)致悖論嗎？
事實(shí)上，這樣的事情不會(huì)發(fā)生。 究竟發(fā)生了什么？
如果你想以光速飛行，有兩種可能性。
首先，你成為一個(gè)沒(méi)有靜態(tài)質(zhì)量的存在，它是一種像光一樣的波。
其次，你變成了“玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體”。
這是什么狀態(tài)？ 這種狀態(tài)是指在接近絕對(duì)零的環(huán)境中，所有物質(zhì)粒子都靜止或同步運(yùn)動(dòng)。 這時(shí)，粒子不再具有“量子疊加態(tài)”的性質(zhì)，自然也就不會(huì)發(fā)生分裂了。
早在20世紀(jì)末，美國(guó)科學(xué)家就創(chuàng)造出了玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體。 在非常接近絕對(duì)零的環(huán)境中，大多數(shù)金屬原子將以相同的量子態(tài)存在。
理想情況下，如果你還有意識(shí)，你可以在粒子加速器中加速到光速前往未來(lái)，并且整個(gè)過(guò)程不會(huì)發(fā)生量子疊加。 第二種方式更容易實(shí)現(xiàn)。
廣義相對(duì)論的核心是“時(shí)空扭曲”，質(zhì)量和能量都可以扭曲時(shí)空。 質(zhì)量越大，時(shí)空扭曲程度越高。
根據(jù)膜宇宙理論，我們的宇宙實(shí)際上是一個(gè)“3D膜”，也就是膜世界。 還有許多其他的膜世界，所有物質(zhì)都束縛在一張膜上，一張膜就是整個(gè)宇宙。 膜宇宙的概念源于弦理論，這里不再展開(kāi)。
為什么黑洞沒(méi)有時(shí)間概念？ 因?yàn)闀r(shí)間和空間是一體的。 說(shuō)白了，就是從一個(gè)空間跳到另一個(gè)空間造成的。 而且由于黑洞可以將時(shí)空結(jié)構(gòu)無(wú)限拉伸，甚至可以直接拉伸到另一個(gè)膜宇宙。
兩個(gè)膜宇宙之間的距離實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)“普朗克長(zhǎng)度”，相當(dāng)于黑洞到達(dá)其他膜宇宙時(shí)“改變了框架”。 因此，相對(duì)于宇宙的其他部分，黑洞根本不會(huì)改變時(shí)間。 它是永恒的存在。 這也意味著穿過(guò)黑洞理論上相當(dāng)于前往另一個(gè)宇宙。
還有一個(gè)問(wèn)題，上帝真的會(huì)擲骰子嗎？
我們先以看電影為例。 我們觀看的每部電影的每一幀實(shí)際上都是固定的，無(wú)論我們觀看多少次。
現(xiàn)在，假設(shè)有一天人類技術(shù)足夠先進(jìn)，電影的每一幀都可以不固定，而是可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬。 根據(jù)上一幀的內(nèi)容雙縫干涉實(shí)驗(yàn)視頻，可以模擬出所有的可能性，即“量子”“疊加”，這意味著電影的下一幀有無(wú)限的可能性。
因此，在觀看這樣的電影時(shí)，我們只能準(zhǔn)確地知道我們已經(jīng)看過(guò)的電影的情節(jié)。 假設(shè)視頻為 48 幀，我們不知道 48 秒后會(huì)發(fā)生什么。
回想電子雙縫干涉延遲選擇實(shí)驗(yàn)，就相當(dāng)于人類已經(jīng)知道宇宙下一幀確實(shí)存在無(wú)數(shù)種可能性，也就是“量子疊加態(tài)”。 為什么當(dāng)我們觀察時(shí)，無(wú)數(shù)的可能性會(huì)立即出現(xiàn)？ 它會(huì)塌陷成唯一確定的圖景嗎？
是誰(shuí)在背后為我們做出了這樣的選擇？ 這四十八秒到底發(fā)生了什么？
接下來(lái)讓我們從電影世界回到現(xiàn)實(shí)世界，回到電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。
在我們即將觀察的那一刻，讓時(shí)間暫停，即暫停到電子即將通過(guò)雙縫之前的幀。 此時(shí)，不僅是電子本身，整個(gè)宇宙中所有可觀察到的事物實(shí)際上都處于立即激發(fā)的“量子疊加態(tài)”。
這時(shí)，我們按下“播放鍵”，電子屏幕一黑，然后畫(huà)面立即轉(zhuǎn)入下一幀。 我們觀察到電子穿過(guò)其中一個(gè)雙縫，然后電子處于立即被激發(fā)的“量子疊加態(tài)”，等待著具有無(wú)限可能性的“下一幀”的到來(lái)。
我們可以這樣理解整個(gè)過(guò)程。 所謂觀測(cè)，本質(zhì)上就是宇宙從“混沌”分裂到無(wú)限多個(gè)“確定”狀態(tài)的過(guò)程。 電子在被觀測(cè)到之前所產(chǎn)生的干涉效應(yīng)，實(shí)際上來(lái)自于與電子疊加的粒子對(duì)無(wú)數(shù)其他宇宙中的“影子粒子”的影響。
一旦我們進(jìn)行觀測(cè)，疊加的宇宙就會(huì)從“混沌”狀態(tài)分裂到“確定”狀態(tài)，粒子自然會(huì)進(jìn)入不同的宇宙。 當(dāng)然，不同宇宙的粒子不會(huì)干涉。
如果我們不觀察，經(jīng)過(guò)普朗克時(shí)間后，粒子就會(huì)回到“混沌”狀態(tài)。
宇宙的本質(zhì)可能就像一幅圖畫(huà)，每一幀都處于“量子疊加態(tài)”，每幅圖畫(huà)都是只能持續(xù)一個(gè)普朗克時(shí)間的當(dāng)下。
所謂的未來(lái)或許并不存在。 未來(lái)只是現(xiàn)在不斷分割的結(jié)果。 這意味著每個(gè)人只能擁有過(guò)去和現(xiàn)在，卻永遠(yuǎn)無(wú)法擁有未來(lái)。 換句話說(shuō)，正因?yàn)槲覀儞碛鞋F(xiàn)在，我們也擁有無(wú)限的可能性，而這里的可能性就是未來(lái)。
差不多就這樣了。
讀完之后，很多人可能還“云里霧里”。 事實(shí)上，我很多次都有同樣的感覺(jué)。 畢竟，量子力學(xué)的詭異不是一篇文章就能解釋清楚的。 一百多年過(guò)去了，量子力學(xué)卻無(wú)人能懂，所以只是“云里霧里”。
如果你聲稱你“真正了解量子力學(xué)”，那只能說(shuō)明你不知道量子力學(xué)到底是什么。 我今天科普的目的并不是要給大家灌輸什么思想。 更多的是基于現(xiàn)有物理理論的一些個(gè)人思考，能夠給你帶來(lái)不一樣的東西。
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