量子自杀案?浪漫宇宙是世界浪漫的起源?( 二 )
浪漫宇宙是世界浪漫的起源1
最近文艺作品中关于平行宇宙的展现越来越多了 。无论是早期李连杰主演的救世主,还是X战警里的改变未来,还是电影复仇者联盟四终结中的回到过去,还是动漫《命运石之门》里对世界线的展现,都对平行世界进行了畅想 。那么平行宇宙理论到底是怎么一回事?为什么会有平行宇宙?
一:量子力学的实验事实
物理学家克劳斯的电子双缝干涉实验 。简单的说:将若干电子发射到前方有两条相互平行的狭缝中,电子在通过狭缝后会在后面的探测屏上留下最终的运动位置,以便实验人员进行观察、总结 。
如果以宏观物理学的角度来看,把电子视为一个粒子,那么若干电子在通过双缝之后应该会在后面的探测屏上留下两条与狭缝对应、平行的亮纹 。
但事实却并不是这样,实际上后面的探测屏上出现了多条明暗相间、相互干涉的条纹 。
这显然与预计不符,不过克劳斯认为可能是若干电子在运动时发生了撞击,所以导致探测屏上出现了很多干涉条纹 。克劳斯为了避免这种现象的发生,于是将电子一个、一个的进行发射,这样电子之间就不可能发生碰撞 。但实验结果还是没有改变,探测屏上依旧就多条干涉条纹,好像一个电子可以同时穿过两条狭缝一样 。
实验说明微观粒子本身具有波动性,以波的叠加混沌态存在,微观粒子的位置等要素同时存在着多个可能性,而不是单一的,精确的 。
梅里为了弄清楚这种诡异的现象究竟是怎么发生的 。在1974年梅里教授在双缝的入口安装了极高清的摄像头,它可以直接观察到电子的运动情况 。梅里教授的实验依然是将电子一个一个进行发射,然后梅里教授通过监视器观看电子的运动情况 。令人震惊的事情出现了:原本预想的探测器上很多相互干涉的条纹不见了,电子如最开始人们预想的一样,直线的通过双缝,并且留下了两条平行、对应的亮纹 。
实验与13年前克劳斯进行的实验没有任何差别,只是在此基础上安装了一个摄像头而已,并没有干预实验的正常进行,但实验结果却大不相同 。梅里教授想不出其中的原因,于是将摄像头关闭,又重新进行了一次实验,这次探测器上却出现了很多相互干涉的条纹 。梅里教授再将摄像头开启,探测器又变成了两条平行对应的亮纹 。再关闭,平行对应的亮纹则又消失 。也就是说只要去观察微观粒子,微观粒子就会表现出精确的单一的位置 。后来科学家利用光子、原子、甚至分子做双缝干涉实验,得到的结果也与梅里教授相同 。
实验说明:微观物质以波的叠加混沌态存在,微观粒子的位置等要素同时存在着多个可能性;一旦观测后,它们立刻选择成为粒子,微观粒子的位置等要素变成了单一的,精确的 。
这与我们宏观世界的经验不符 。为说明这个结论的荒谬,薛定谔设计了这样一个思想实验——薛定谔的猫:微观物质以波的叠加混沌态存在;一旦观测后,它们立刻选择成为粒子 。实验是这样的:在一个盒子里有一只猫,以及少量放射性物质 。镭的衰变存在几率,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭不发生衰变,猫就存活 。根据量子力学理论,由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态,即又死又活 。
但根据我们的经验,在盒子里必将发生这两个结果之一,而外部观测者只有打开盒子才能知道里面的结果 。在量子的世界里,当盒子处于关闭状态,整个系统则一直保持不确定性的波态,即猫生死叠加 。猫到底是死是活必须在盒子打开后,外部观测者观测时,物质以粒子形式表现后才能确定 。这项实验旨在论证量子力学对微观粒子世界超乎常理的认识和理解,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维 。
二:对于实验事实的理论某一种解释——平行宇宙理论
关于薛定谔的猫,包括爱因斯坦在内的许多非主流科学家是持怀疑态度的,我们的世界也是由微观粒子组成的,微观粒子的性质不能和现实世界相违背 。他们认为:这个原因是由“平行宇宙”造成的 。大家知道在猫实验里,如果原子衰变,猫就被毒死,反之则存活 。猫不可能是“又死又活”的,猫只能是要么死要么活 。平行宇宙理论则声称:每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫,只不过它们存在于两个平行的世界中 。这样一来,薛定谔的猫也不必再为死活问题困扰 。只不过是宇宙分裂成了两个,一个有活猫,一个有死猫罢了 。对于那个活猫的宇宙,猫是一只活着的,不存在死活叠加的问题 。对于死猫的宇宙,猫在分裂的那一刻就实实在在地死了 。
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