心与宇宙(第七辑)“多世界理论——量子永生”另一个世界的你

中证新闻网 2019-08-13

心与宇宙的奥秘



心与宇宙(第七辑)“多世界理论——量子永生”另一个世界的你

“人真的会死吗?”


霍金认为,宇宙的最初是一颗比原子还要小的灼热小球,它是一个温度比已知所有恒星的温度都要高的奇点。当这颗灼热小球爆炸时宇宙也应运而生,宇宙大爆炸的三分钟后我们周围的物质开始生成。在宇宙大爆炸之后960亿年的积累、沉淀和演化中,恒星、行星、星云等物质不断循环出现,最终行成了我们今天所在的宇宙。

虽然奇点爆炸并不常见,但是宇宙大爆炸并不是唯一事件。也就是说,除了我们所在的宇宙之外可能还有另外的宇宙,这个宇宙或许在我们所在的宇宙960亿光年之上,或者是在我们所在的宇宙之下,甚至我们所在宇宙边缘的左边或者右边。这就是霍金提出的平行宇宙论,多个宇宙同时存在的观点。那么事实是否如此呢?960亿光年的宇宙之外会是其他的宇宙吗?

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科学家们认为,平行宇宙极可能是真实存在的。当下很多科学家都接受了霍金的平行宇宙理论,而且一部分的科学家为了证明平行宇宙的存在而不断努力。在他们看来,还有许多其他类型的宇宙,这些宇宙的组成或许与我们所在宇宙的组成有所不同。

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在1960年前后,物理学家们提出和完善了“多世界理论”(the many-worlds interpretation,简称MWI。)MWI是量子力学的一个分支,用来描述和解释微观世界的“反常”行为。

如果用MWI来回答上面这个问题,我们的答案非常肯定:不会,永远不会。

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让我们从头开始说起。在著名的“双缝实验”中,物理学家们发现,我们最为常见的光,却表现出令人迷惑的特性:它既可以是粒子、也可以是波。

当时以物理学家玻尔、海森堡等人为首的“哥本哈根派”对此作出了解释:量子世界的本质由“随机性”、“不确定性”和“互补原理”决定,一个像电子、光子这样的微观粒子,在没有被观测前,它不是一个“实体”,而是呈现一种“叠加态”,只能用薛定谔波函数来描述。但一旦我们实施观测,它的波函数就“坍缩”了,成为一个经典实在的粒子。

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当时的爱因斯坦、薛定谔等人对这种解释大为不满,薛定谔提出了一个思想实验,也就是大名鼎鼎的“薛定谔的猫”。

“薛定谔的猫实验”简单来讲,就是通过一套假想的装置,将原本只属于量子世界微观粒子的特性,引入到了宏观世界:在我们没有观察前,猫处于又死又活的叠加态;一旦我们观察,猫的生死状态就确定了,“活着”和“死去”的概率各占50%。

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“哥本哈根派”对于量子世界的诠释,引入了“意识”的概念:需要一个“意识”来“观察”,以便让波函数坍缩、需要一个意识来决定猫的生死,甚至我们可以说,在第一个“意识”出现前,宇宙本身都处于一种难以描绘的“叠加态”中。

“意识”到底是什么?“意识”和“灵魂”有什么关系?为了避开这些让人烦恼的问题,“多世界理论”MWI诞生了。

MWI最早由休?埃弗莱特在1954年提出,后来逐渐完善,形成一套理论体系。虽然MWI在刚提出时备受质疑和冷落,但随着时间的推移,却成为除了“哥本哈根解释”之外,在量子物理界最受欢迎的一个理论,拥有大量支持者,包括已故的霍金。

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NWI理论认为,在薛定谔的猫实验中,当我们进行观察时,实际上是我们的宇宙“分裂”成了两个“平行宇宙”,在一个宇宙中,猫死了;在另一个宇宙中,猫活着。

事实上我们的宇宙从诞生的那一天起,就在以几何级数不停的分裂出数量趋向无穷的“平行宇宙”,每一个宇宙都像一棵参天大树上的一片叶子,相邻的平行宇宙里,所有的东西可能只有细微的差异,而遥远的平行宇宙,可能就会迥然不同。

在某个平行宇宙中,你并没有出生;在某个平行宇宙中,你已经死去,但是没有关系,总有某个平行宇宙,让你的意识停留在其中。从你的主观角度来讲,你是“不死”的,在平行宇宙中永生永存,只是彼此永远看不到罢了。

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让我们把薛定谔的猫实验改动一下,放一个大活人进去。根据MWI理论,观测时,宇宙会“分裂”成两个不相干的平行世界:一个世界里实验者死了、一个世界里实验者活着。

不管我们重复多少遍实验,总有一个平行宇宙,可以让实验者活下来。可能在别人看来,他早已经死了,但是对他自己的“主观”来说,他一直好好的活在那边。

这就是量子物理学上著名的“量子永生”。

当然,由于是用浅显的语言在描述,可能会给人一种离奇和像是哲学思考的感觉。其实并非如此,MWI是一个严谨的物理理论,有相关论证及数学工具,比如MWI认为,“宇宙”只有一个,严格按薛定谔波函数演化,但是薛定谔方程的每一个解都会对应一个投影,每一个投影就是一个不同的世界。限于篇幅和通俗性,这里就略过了。

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MWI并不是量子物理的唯一理论,除了经典的哥本哈根解释,还有隐变量理论、退相干理论、超弦理论等。它也很难被证明是“对”的,毕竟那么多互不相干的平行世界,我们无法通过实验来验证。

但是从我个人内心,真的很喜欢这个理论,想象在某个平行空间,你已故的亲人依然快乐的活着,虽然你现在所处的这个世界见不到他。但总有一个平行宇宙,会让你们依然在一起,那么平静、或那么热切的,享受着生活带给你们的快乐和安宁。

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