欧易

欧易(OKX)

国内用户最喜爱的合约交易所

火币

火币(HTX )

全球知名的比特币交易所

币安

币安(Binance)

全球用户最多的交易所

著名物理学家提出的平行宇宙,并非无稽之谈,或许真存在另一个你

2022-08-25 00:46:56 5272

摘要:“平行宇宙”一直都是热门话题,并且这个观点并非来源于“地摊文学”、民科、科幻,而是戴着科学的光环。它提出者是著名的物理学家费曼的师弟,美国量子物理学家休·艾弗雷特三世。他被《科学美国人》誉为“20世纪最重要的科学家之一”。...

“平行宇宙”一直都是热门话题,并且这个观点并非来源于“地摊文学”、民科、科幻,而是戴着科学的光环。它提出者是著名的物理学家费曼的师弟,美国量子物理学家休·艾弗雷特三世。 他被《科学美国人》誉为“20世纪最重要的科学家之一”。

量子力学本身就是反常识,非常抽象的,然而反常的现象又是实验而来,并非理论为之。

实际上,反常的“量子纠缠”、“量子遂穿”、“不确定”原理,这些都是实验的现象,是真实的,而关于“平行宇宙”只是对量子力学这些百思不得其解的现象的一个“解释”,这个解释只是一种猜想。

那“平行宇宙”到底存不存在?或者说这个解释有多大的概率成真?

三个派系

真实情况是关于量子力学的解释高达十几种,其中可能有一个是真的,也有可能都不是真的,主流的理论是波尔为首的“哥本哈根学派”的解释,也是目前科学家最为认可的。

而“平行宇宙”本身并非主流理论,之所以流行是因为脑洞实在太大了,是硬核科幻的好题材,但是我们不能确定它是真是假,因为无从证实。

还有一个主流理论是以爱因斯坦为首的“确定性”,哥派与爱派之争还留下了传世名言:“上帝不掷色子”。

量子力学太抽象,下面我挑点重点,并通俗的讲讲“量子力学”为什么会产生这么多解释,平行宇宙怎么来的。

薛定谔的猫

我们由动物开始讲起,再讲理论比较容易理解。在物理界有四大神兽,其中之一就是“薛定谔的猫”。讲的是:在一个箱子中,有一只猫,一瓶毒药和一个量子装置。当装置中的原子发生衰变,量子装置就会打破毒药,猫就死了。如果没有衰变,那么猫就还活着。问:打开箱子猫到底是死了,还是活着?

要想知道猫死了还是活着,必须打开箱子才能知道。在正常情况下只会有两种结果,非死即活,这两个概率各占一半,这样概率是物理学家通过原子衰变的概率得出来的,也是所有物理学家的共识。既然都达成共识了有什么好争的?

三个解释

科学家要研究的并不是现象,而是本质,为什么会发生这样的概率,原理是什么?也就是说在箱子打开之前猫是死的还是活的,打开的时候发生了什么?原子到底衰变没衰变?

  • 哥派:即死又活

    哥派的解释:这是只即死又活的猫。what?是的,我没打错字,就是即死着又活着。并且你要记住这个解释并不是“或”,是“且”,并非是两种状态,死亡状态和活着的状态同时存在,是一种状态,这点至关重要。(延伸一下,这种状态叫做生死“叠加态”意思是两种状态叠加在一起),在箱子打开一刹那间,叠加态消失,呈现出或者生,或者死,反正必然会有一个结果。

    这样的解释别说你,爱因斯坦也是大大的不同意,不理解。而薛定谔搞出这只猫来其实就是为了恶心波尔的,意思是:量子不可能出现叠加态,就像一只猫不可能即死又活。然而哥派暂时笑到了最后,这只猫反而成了最好的教材。

  • 爱派和薛派:非死即活

    爱派很好理解,在箱子打开之前,猫就已经在里面死了,或者在里面活的好好的,打开之后呈现的结果就是猫在箱子还没打开之前的状态。

  • 平行宇宙

    艾弗雷特则说:在没打开之前,都在一个宇宙中,这只猫是哥派的叠加态,当箱子打开一瞬间,这个宇宙就像细胞一样分裂了,如果你看到的猫是死的,那么在另外一个宇宙中猫就是活的。

    如果这是一个异想天开的理论说说,乐呵乐呵也就算了。关键人家是物理学家呀,也是很严谨的,是有科学依据的。

    简单来说,之前为叠加态,当打开箱子之后,却只出现了一个状态,与量子力学的“信息守恒”是相违背的,所以另外一个状态必然在某处出现了,只不过另外一个状态跟我们这个宇宙没有任何联系,于是就出来了平行宇宙的解释。

    波粒二象性

    除此之外还有10多种解释,这种情况在物理界是从来没有过的。当然每一种解释都不是凭空捏造的,都有各自的依据。量子力学到底有多么诡异使得各位大佬产生了这么多分歧,而且各执一词?这就要说到量子力学的核心:波粒二象性。

    关于量子大家应该听过很多种解释,最常见的就是拿着40米大砍刀对着能量无限砍,砍到最后能量分成了一个个均等的小粒子,再也不能再分了,这种最小的,不可再分割的单位就叫“量子”。

    这样的解释我要说“NO”,你可以把量子在你的思想中,想象为粒子,但是量子真心不是粒子,也不是一个点,它一直在运动,从未停歇,更像是一团云雾,同时兼具云雾中的一粒尘埃。

    举一个粒子,往纯水中投入一个小石子,你会发现水分子并非随意乱串,而是排列有序的形成水波纹向外扩散。量子就类似于水,它可以是波,具有波动性,也可以是粒子具有粒子的性质,具有自己的物理特征。

    不同的是,量子既是波又是粒子,两种不同的属性同时具备,这就是波粒二象性,你一定不能分开说它要么是波,要么是粒子。

    更重要的是水波是由很多水分子组成的,但是一个量子就可以撑起整个舞台,它自己会形成波。

    这个有点难以理解,我再举个例子:两队人踢足球,不允许有观众,比赛结束从球场走出来的只有一个队员。记者问他,其他人呢?他说了句前锋、中锋、后卫、守门员等等,其实都是他!并且两队人都是他!

    大家不相信,下一场比赛都来观战,结果发现球场上只有一个自己在踢球,当大家闭上眼睛再睁眼,发现那个人位置变了,再闭眼再睁眼变成守门员了,再来一次变成了另外一对的守门员。于是大家不停的闭眼睁眼,发现两队各个位置的人都曾出现过。

    这个人就是一个粒子,也就是说一个粒子体现了一个波所有的状态。

  • 电子云

    那这个人会变到球场外成为其他人嘛?并不能!电子也是粒子,具有波粒二象性。在我们的印象中电子应该是这个样子的:

    而实际上他是下图这样的:

    但是上图的样子只是模拟的,我们并看不到它会如此波动。那看不见我们怎么知道它是这个样子的?

    这就像那只猫,每次打开箱子,它会呈现一个状态,我们每次去检测电子的位置,它有一定概率出现某个位置,但是在概率分布内的具体位置是随机的。

    我们无法同时判断它的位置和速度来确认它下次会出现在哪。但是通过一次次测量记录,就像是那场足球赛,慢慢的你会发现虽然下次出现的在哪我们无法提前确认,但是记录下的数据会体现一定的概率分布,我们依据它的分布的概率可以绘制出分布图像。(延伸:量子力学中速度和位置属于叠加态上的一对,会出现此消彼长的状态,所以会出现“测不准原则”)

    从图像中我们发现电子就如同一团“云”,所以又叫电子云,它因为概率分布所以具有一定的形状。在不同能级的电子轨道中,颜色越深,逮住电子的概率就越大。

    但是由于波粒二象性你又不能叫它“电子云”,它既是连续的波,同时又是不连续的“粒子”,在我们每一次测量中,测到的都是粒子的最终位置,是粒子的位置总和拼成了波动的云。这种即波又粒的形态,在量子力学是常态,一直存在。

    所以你要把一个人看做球队,把球队看做一个人,它既是队又是一个人,如果你能理解这个核心,那么就可以读懂量子力学的大部分问题,而不觉得烧脑。

    回过头来,我们看看三个流派的解释。当一个光子没有击打在屏幕上时,它就是一团能量云,我们可以通过薛定谔的波函数算出光子的分布概率,可以算出其形状,就好像光子在这个形状中无处不在,这是确定性的概率分布。但当光子击打在屏幕上时,却只呈现出一个点,这个点到底要落在哪个位置,是不确定性的。就连上帝也不知道,当能量云要触碰到屏幕时,上帝说好吧,我扔个骰子,“这个数不错,就落那吧”!这一切都是临时决定的。

    这种同时存在于屏幕上所有位置。落下时却随机给结果,在量子力学中叫做波函数坍塌。

    爱因斯坦说:这是不对的。测量前的概率分布我同意,但是落下之前光子的位置肯定是确定的,不可能同时存在与所有位置。只是我们多次测量时得到是一堆概率,掩盖了光子在概率背后的真相,但是光子当时体现了什么样的性质,我不知道!

    平行宇宙说:同时存在于所有位置和最后呈现的单一结果信息不守恒,所以无数个宇宙中光子所落的地方不一样,所有宇宙的光子信息加起来就和我们这个宇宙光子落下之前守恒了!

    这就是平行宇宙的由来!

    版权声明:本站所有文章皆是来自互联网,如内容侵权可以联系我们( 微信:bisheco )删除!
  • 友情链接
    币圈社群欧易官网