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「量子力学」平行世界可能真的存在，原因在这里( 二 )


要做到这一点 ， 我们必须研究薛定谔猫的三个基本组成部分 -- 叠加 ， 纠缠和测量 -- 来看看它们是否有缺陷 。
叠加是指量子物体可以同时处于两种不同的状态 ， 这似乎是一个疯狂的想法 ， 我们从未观察到 ， 但我们间接地可以用双缝实验来做 。 通过两个狭缝向屏幕发射单个电子 ， 你看到的模式不只是电子分别通过一个狭缝和另一个狭缝的总和 。
我们不得不做出这样的结论 ， 单个电子以某种方式同时通过一个狭缝和另一个狭缝 。 这是叠加 ， 当然 ， 波的叠加很容易理解 。 它们在空间中扩散开来很明显 ， 一个狭缝的波峰和另一个狭缝的波谷相互抵消 ， 从而产生干涉 。 双缝实验是这种波能使单个电子同时通过两条缝的具体证据 。
下一个概念是纠缠 。 假设有两个电子以相等和相反的速度互相射向对方 ， 我们知道它们会彼此散开 。 但我们不知道它们的轨迹 。 通过波函数只能给出一个概率 。 但是只要我们测量其中一个电子的动量 ， 我们马上就知道另一个的动量 。 它必须是相等和相反的 ， 否则就违背了动量守恒 。 这可能看起来很明显 ， 但是考虑到在测量之前 ， 每个电子的动量 ， 是处于状态叠加的 。 测量其中一个瞬间就会使另一个的波函数坍塌 ， 即使这些电子之间有几十光年的距离 。 在相互作用后 ， 电子完全没有单独的波函数 。 这就是纠缠的意思 ， 它其实是由一个波函数来描述 。 这就解释了为什么测量一个会立即影响另一个的状态 ， 因为单波函数已经坍塌了 。
这些用波动函数描述的系统是量子理论的基本部分 ， 波动函数根据薛定谔方程进化 ， 只留下唯一的测量结果 。 需要注意的是 ， 当我们不观测的时候 ， 系统按照一个规则发展 ， 而当我们观测的时候 ， 系统又按另一个规则发展 ， 这难道不是很奇怪吗？
当把它归结为测量只是一个量子系统与另一个量子系统的相互作用 ， 我们就知道怎么处理它了 。 我们只是根据薛定谔方程来演化它们的波函数 ， 那么如果我们抛弃所有与测量相关的规则会怎样呢？在薛定谔的猫思想实验中 ， 衰变的和未衰变的叠加放射性原子和探测器纠缠在一起 ， 反过来猫也纠缠在一起 。 但是 ， 我们也是由电子和原子组成的 ， 遵循量子力学定律 ， 所以我们也是量子力学 。 当我们打开盒子的时候 ， 没有测量 ， 没有波函数坍塌 ， 我们只是和盒子里所有东西的状态纠缠在一起 ， 所以我们看到猫活着 ， 也看到猫死了 ， 这怎么可能呢！
像环境中的粒子 ， 比如空气分子 ， 光子这种所有我们没法跟踪 。 如果一个处于叠加状态的量子物体与环境纠缠在一起 ， 这就是所谓的与环境脱离 。 这本质上是把宇宙分成了两个稍微不同的副本 。 所以对薛定谔猫 ， 更现实的解释是这样的 ， 放射性原子从100%不衰变演化为衰变和不衰变的量子叠加 ， 探测器与原子的叠加态纠缠在一起 ， 但是探测器正在被盒子里的所有空气分子和光子轰击 ， 如果探测到辐射和没有探测到辐射 ， 它们会以不同的方式反弹 。 所以探测器几乎立刻就和环境的状态纠缠在一起了 ， 它将波函数的分解为二 。
在那一刻 ， 被分成两个完全相同的副本 。 实验中的每个结果纠缠在一起 ， 在你打开盒子之前 ， 你会继续保持相同 ， 但在这种情况下 ， 你只是通过打开盒子才知道猫是活的还是死的 。 但我们不知道的是 ， 另一种结果也发生在一个不再是你的人身上 ， 换句话说 ， 两个观察者都来自你 ， 但他们不再是你 ， 他们不再是相同的彼此 。
【「量子力学」平行世界可能真的存在，原因在这里】量子力学的这种解释被称为\"多世界\" ， 它是由休·埃弗雷特提出的 。 如果这是真的 ， 波函数一直在频繁地产生着分支 ， 那么就可能一直在创造无限微妙的不同世界 。 但是考虑到所有这些世界都是量子力学的一部分 ， 要摆脱它们需要类似于波函数坍塌的东西 ， 重点是我们对现实的体验在多世界的图景中与波函数坍塌时是一样的 。 我们在是薛定谔方程的演化下 ， 波函数是现实的完整图景 ， 而我们的测量只是其中的一小部分 ， 也就是当我们与叠加态的量子物体相互作用时 ， 我们所接触到的那部分 。 因此我们的宇宙也回到了确定性 ， 每一个结果都是百分百发生的 ， 只是在我们看来不是那样的 ， 因为我们只是体验了我们的多元宇宙的一小部分 。


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