所以正在閱讀這篇文章的又是那個“你”呢?
一些化學學家覺得,量子熱學中的“波函數(shù)”可能是數(shù)學實體(意為在現(xiàn)實世界中真實存在,而非純物理抒發(fā))。假如真是這樣,這么波函數(shù)的疊加最終可能會制造出無窮多個“平行宇宙”。該怎么理解這一敘述呢?
量子熱學覺得物質(zhì)有類似波的特點(物質(zhì)波)。最早強調(diào)這一點的是日本化學學家路易斯·德·布羅意(Louisde)。他覺得每一個亞原子粒子都有與之相對應(yīng)的波,如同光同時擁有粒子和波的特點一樣。
這一點早已被否認。實驗表明電子在被薄箔散射后所表現(xiàn)下來的特點更像波而非粒子。但物質(zhì)波到底是哪些?
初期的量子化學學家如歐文·薛定諤(ErwinSchr?)相信,粒子在空間中是以波的形態(tài)擴散的。他的薛定諤多項式,就是拿來描述波的行為的。但在許多實驗中,薛定諤的這一看法不創(chuàng)立。例如雖然電子在空間中有波的行為特征,但它一旦到達終點,就是單一的粒子。它未能在空間中擴散。
為了解決這一困局,化學學家們進行了所謂的“哥本哈根解釋()”。這一解釋在當前占主導地位。它覺得量子物理糾纏態(tài),物質(zhì)的波狀特點可以用“波函數(shù)”來表示。但波函數(shù)不是數(shù)學實在,只是物理敘述。它僅拿來描述某個亞原子粒子可能會在何處出現(xiàn),是一片所謂的“概率云”。
但“哥本哈根解釋”依然不完美。如同薛定諤強調(diào)的那樣,它仍然難以說清,為何當我們對機率云進行觀測時,它會塌縮為一個特定值。
德·布羅意以前覺得量子物理糾纏態(tài),波函數(shù)可能是一種數(shù)學實在,其真實性不亞于粒子本身。其實他后來舍棄了這個看法,然而后來的一些化學學家,例如休·艾弗雷特(Hugh)卻和他有相同想法。
如果波函數(shù)是一種數(shù)學實在,“哥本哈根解釋”中的“測量問題”就可以得到解決,由于它避開了檢測成為破壞波函數(shù)的“超特殊”過程。
所謂的檢測,雖然是一系列量子粒子和波函數(shù)與另外一系列量子粒子和波函數(shù)的互相作用。
比如我們制造了一臺傳感,并向其發(fā)射一個電子。在亞原子粒子這個級別上,電子并不曉得它正在被檢測。它只是擊中了傳感上的一個原子,原子順著線路發(fā)出聯(lián)通號(由更多的電子組成),組成聯(lián)通號的電子與顯示器互相作用,釋放出光子,撞上我們眼里的分子。
假如波函數(shù)是數(shù)學實在,這么每位單一粒子都有自己的波函數(shù)。而所有粒子和所有波函數(shù)就會彼此影響,我們可以藥量子力學工具來對它們的行為進行預(yù)測。
波函數(shù)讓量子粒子擁有一個特別有趣的特點。當兩個粒子互相影響時,它們并非硬拼,而是會將它們的波函數(shù)疊加在一起。
疊加后這兩個粒子將共用一個波函數(shù)。有意思的是當這兩個粒子再度分離后,它們?nèi)匀还灿靡粋€波函數(shù)。這就是所謂的“量子糾纏”,愛因斯坦稱之為“幽靈般的超距作用”。
此時當我們反溯所有檢測步驟,都會發(fā)覺因為波函數(shù)的疊加,發(fā)生了一系列的糾纏。電子與傳感上的原子糾纏,原子與線路中的電子糾纏。雖然是我們腦中的粒子也會與外界的粒子糾纏,因而于宇宙中的所有粒子就會互相糾纏。
每發(fā)生一次新的糾纏,我們就會得到一個可以描述所有相關(guān)粒子的單一波函數(shù)。因而如果波函數(shù)真的是化學實在,這么很顯著,宇宙作為一個整體也能用一個單一的波函數(shù)來描述。
這就是量子熱學中的所謂“多世界(many)”解釋。它源自人們對觀測過程的探究。在量子熱學中,我們永遠也難以確知一個粒子下一步會有哪些樣的行為。其實它會向下走,顯然它會向上。“多世界”解釋覺得,每當量子粒子與其它粒子發(fā)生互相作用,整體波函數(shù)(wave)都會分裂為多個段(),為不同的宇宙帶來不同的可能性。
而這就是所謂“多元宇宙”,或“平行宇宙”概念的出處。粒子之間的糾纏,會持續(xù)不斷地制造出一個又一個宇宙的復制品。這種宇宙基本相同,只在個別隨機的量子過程中存在微小差別。也就是說,此刻正有無數(shù)個“你”正在閱讀這篇文章,但是這種“你”大同小異,僅在個別微小的量子細節(jié)上有差別。
“多世界”解釋仍然帶有很強的猜想性,在有些地方仍然語焉不詳,例如它說不清波函數(shù)的分裂到底是怎么展開的。但它還是向我們展示了量子熱學的強悍,并為我們提供了一種有趣的新宇宙觀。
所以正在閱讀這篇文章的又是那個你呢?
參考
'ata'canleadtoa.Here'show.