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平行宇宙——另一个世界的自己,命运的无限可能性

2022-08-25 00:45:58 5953

摘要:1954年,一位名叫Hugh Everett III的年轻普林斯顿大学博士候选人提出了一个激进的想法:正如我们的宇宙那样,也许还存在着其他的平行宇宙,这些宇宙与我们息息相关。事实上,它们是从我们的宇宙中分支出来的,而我们的宇宙则又从其他的宇。...

1954年,一位名叫Hugh Everett III的年轻普林斯顿大学博士候选人提出了一个激进的想法:正如我们的宇宙那样,也许还存在着其他的平行宇宙,这些宇宙与我们息息相关。事实上,它们是从我们的宇宙中分支出来的,而我们的宇宙则又从其他的宇宙中分支出来。在这些平行的宇宙之中,也许曾经发生过的战争结果会与我们所知的有所不同;宇宙中已经灭绝的物种也可能在其他宇宙中得到不断的进化和适应;而反观其他宇宙中的人类,却可能已经遭受灭绝。


这个想法令人难以置信,但却仍然可以得到理解。就好似我们自己的平行宇宙或维度的概念出现在科幻小说中,并被解释为形而上学。但是,为什么一个年轻的、刚刚崭露头角的物理学家,要冒险的通过提出平行宇宙这样的理论,来展开他未来的职业生涯呢?

凭借多世界理论,Everett曾试图解答一个相当棘手的与量子物理有关的问题:为什么量子物质会表现不规律呢?量子能级是迄今为止科学能检测到的最小级别。量子物理学的研究始于1900年,当时物理学家Max Planck(马克斯普朗克)首次将这一概念引入科学界。Planck对辐射的研究产生了一些不同寻常的发现,这个发现与传统的物理学定律相互矛盾。这些研究结果表明,宇宙中还存在着其他的法则,其运行所在的层次比我们现阶段所能了解到的要更深。

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在相当短的时间里,研究量子水平的物理学家们注意到了这个微小世界的一些特殊事物。首先,在这个层次上存在的粒子,有一种可以任意采取不同形式的方式。 例如,科学家们通过观察后发现光子——这种微小的光束,可以同时用来充当粒子和波,即使是单个光子,也可以产生这种形状的变化[来源:布朗大学]。想象一下,当你的朋友回头看你第一眼的时候,你的样子和正常实在的人类一样,但当他再回头看你的时候,你却已经变成了气态的形式。

这被称为海森堡不确定性原理。物理学家Werner Heisenberg认为,仅通过观察量子物质,我们就能影响物质的行为。因此,我们永远无法完全确定量子对象的性质或属性,就如速度和位置。

关量子力学的哥本哈根解释支持了这一观点。丹麦物理学家尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)提出,这种解释表明所有的量子粒子都不存在一种或另一种状态,而是存在于所有可能的状态中。量子对象的可能状态的总和称为波函数。一次存在于所有可能状态中的对象的状态称其为叠加。

根据玻尔的观点,当我们观察量子物体时,我们会影响它的行为。观察破坏了物体的叠加,并且从基本上迫使物体从波函数中选择一种状态。该理论解释了为什么物理学家从同一量子物体中却得到了相反的测量结果:物体在不同的测量中“选择”了不同的状态。

波尔的解释被广泛接受,并且仍然是量子研究的大部分。 但最近,Everett的“多世界”理论得到了一些认真的关注。 阅读后续,了解多世界解释究竟如何运作。


图片说明:海森堡与玻尔共同讨论问题

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年轻的Hugh Everett同意了备受尊敬的物理学家Niels Bohr关于量子世界的建议。 他赞同叠加的概念以及波函数的概念。 但Everett在一个重要的方面却与Bohr存在分歧。

对于Everett来说,测量量子物体并不会强制它进入一个易于理解的状态。 相反,对一个量子物体所做的测量会导致宇宙的分裂。 宇宙实际上是重复的,测量中的每个可能的结果都可以分成一个宇宙。 例如,假设物体的波函数既是粒子又是波。 当物理学家测量粒子时,有两种可能的结果:它将被测量为粒子或波。 这种区别使Everett的“多世界”理论作为一种量子力学的解释成为哥本哈根解释的竞争者。

当物理学家测量物体时,宇宙会分裂成两个不同的宇宙以适应每种可能的结果。 因此,一个宇宙中的科学家发现物体已经以波形测量。 另一个宇宙中的同一个科学家将物体测量为粒子。 这也解释了如何在一种以上的状态下测量同一个粒子。

尽管这种解释听起来令人不安,但Everett的“多世界”解释超出了量子水平。 如果一个动作有多个可能的结果,那么,假若Everett的理论是正确的——当动作发生时,宇宙就会分裂。 即使一个人选择不进行动作也会同样适用。这意味着,如果你曾经发现自己处于可能导致死亡的境地,那么在与我们平行的宇宙中,你已经死了。 这也只是有些人发现多世界解释令人不安的原因之一。

多世界解释的另一个令人不安的方面是它将我们的时间概念破坏为线性。 想象一下显示越南战争历史的时间线。 基于多世界解释的时间线将显示每个行动的每个可能结果,而不是显示向前发展的值得注意的事件的直线。 从那里开始,采取行动的每一种可能结果(基于原始结果)都将会被进一步记录。

但是一个人不可能意识到存在于平行的宇宙中的他的其他自我,甚至他的死亡。 那么我们怎么能知道多世界理论是否正确呢?在理论上得到确保解释的可能性是在20世纪90年代后期的一个称之为量子自杀思想的实验——一个用于理论上证明或反驳某种想法的想象实验。 (可以在量子自杀的工作原理中了解更多相关信息。)

这个思想实验重新引起了人们对Everett理论的兴趣,这一理论多年来一直被认为是垃圾。 由于多世界被证明是可能的,物理学家和数学家已经开始聚焦于深入研究该理论的含义。 但是,多世界的解释并不是寻求解释宇宙的唯一理论,也不是唯一一个表明存在平行宇宙的解释。 阅读下一页以了解弦理论。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. JOSH CLARK- science

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