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著名物理學家提出的平行宇宙,世界上真的存在嗎?

平行宇宙?壹直都是熱門話題,並且這個觀點並非來源於?地攤文學?、民科、科幻,而是戴著科學的光環。它提出者是著名的物理學家費曼的師弟,美國量子物理學家休?艾弗雷特三世。 他被《科學美國人》譽為?20世紀最重要的科學家之壹?。

量子力學本身就是反常識,非常抽象的,然而反常的現象又是實驗而來,並非理論為之。

實際上,反常的?量子糾纏?、?量子遂穿?、?不確定?原理,這些都是實驗的現象,是真實的,而關於?平行宇宙?只是對量子力學這些百思不得其解的現象的壹個?解釋?,這個解釋只是壹種猜想。

那?平行宇宙?到底存不存在?或者說這個解釋有多大的概率成真?

三個派系

真實情況是關於量子力學的解釋高達十幾種,其中可能有壹個是真的,也有可能都不是真的,主流的理論是波爾為首的?哥本哈根學派?的解釋,也是目前科學家最為認可的。

而?平行宇宙?本身並非主流理論,之所以流行是因為腦洞實在太大了,是硬核科幻的好題材,但是我們不能確定它是真是假,因為無從證實。

還有壹個主流理論是以愛因斯坦為首的?確定性?,哥派與愛派之爭還留下了傳世名言:?上帝不擲色子?。

量子力學太抽象,下面我挑點重點,並通俗的講講?量子力學?為什麽會產生這麽多解釋,平行宇宙怎麽來的。

薛定諤的貓

我們由動物開始講起,再講理論比較容易理解。在物理界有四大神獸,其中之壹就是?薛定諤的貓?。講的是:在壹個箱子中,有壹只貓,壹瓶毒藥和壹個量子裝置。當裝置中的原子發生衰變,量子裝置就會打破毒藥,貓就死了。如果沒有衰變,那麽貓就還活著。問:打開箱子貓到底是死了,還是活著?

要想知道貓死了還是活著,必須打開箱子才能知道。在正常情況下只會有兩種結果,非死即活,這兩個概率各占壹半,這樣概率是物理學家通過原子衰變的概率得出來的,也是所有物理學家的***識。既然都達成***識了有什麽好爭的?

三個解釋

科學家要研究的並不是現象,而是本質,為什麽會發生這樣的概率,原理是什麽?也就是說在箱子打開之前貓是死的還是活的,打開的時候發生了什麽?原子到底衰變沒衰變?

哥派:即死又活

哥派的解釋:這是只即死又活的貓。what?是的,我沒打錯字,就是即死著又活著。並且妳要記住這個解釋並不是?或?,是?且?,並非是兩種狀態,死亡狀態和活著的狀態同時存在,是壹種狀態,這點至關重要。(延伸壹下,這種狀態叫做生死?疊加態?意思是兩種狀態疊加在壹起),在箱子打開壹剎那間,疊加態消失,呈現出或者生,或者死,反正必然會有壹個結果。

這樣的解釋別說妳,愛因斯坦也是大大的不同意,不理解。而薛定諤搞出這只貓來其實就是為了惡心波爾的,意思是:量子不可能出現疊加態,就像壹只貓不可能即死又活。然而哥派暫時笑到了最後,這只貓反而成了最好的教材。

愛派和薛派:非死即活

愛派很好理解,在箱子打開之前,貓就已經在裏面死了,或者在裏面活的好好的,打開之後呈現的結果就是貓在箱子還沒打開之前的狀態。

平行宇宙

艾弗雷特則說:在沒打開之前,都在壹個宇宙中,這只貓是哥派的疊加態,當箱子打開壹瞬間,這個宇宙就像細胞壹樣分裂了,如果妳看到的貓是死的,那麽在另外壹個宇宙中貓就是活的。

如果這是壹個異想天開的理論說說,樂呵樂呵也就算了。關鍵人家是物理學家呀,也是很嚴謹的,是有科學依據的。

簡單來說,之前為疊加態,當打開箱子之後,卻只出現了壹個狀態,與量子力學的?信息守恒?是相違背的,所以另外壹個狀態必然在某處出現了,只不過另外壹個狀態跟我們這個宇宙沒有任何聯系,於是就出來了平行宇宙的解釋。

波粒二象性

除此之外還有10多種解釋,這種情況在物理界是從來沒有過的。當然每壹種解釋都不是憑空捏造的,都有各自的依據。量子力學到底有多麽詭異使得各位大佬產生了這麽多分歧,而且各執壹詞?這就要說到量子力學的核心:波粒二象性。

關於量子大家應該聽過很多種解釋,最常見的就是拿著40米大砍刀對著能量無限砍,砍到最後能量分成了壹個個均等的小粒子,再也不能再分了,這種最小的,不可再分割的單位就叫?量子?。

這樣的解釋我要說?NO?,妳可以把量子在妳的思想中,想象為粒子,但是量子真心不是粒子,也不是壹個點,它壹直在運動,從未停歇,更像是壹團雲霧,同時兼具雲霧中的壹粒塵埃。

舉壹個粒子,往純水中投入壹個小石子,妳會發現水分子並非隨意亂串,而是排列有序的形成水波紋向外擴散。量子就類似於水,它可以是波,具有波動性,也可以是粒子具有粒子的性質,具有自己的物理特征。

不同的是,量子

既是波又是粒子,兩種不同的屬性同時具備,這就是波粒二象性,妳壹定不能分開說它要麽是波,要麽是粒子。

更重要的是水波是由很多水分子組成的,但是

壹個量子就可以撐起整個舞臺,它自己會形成波。

這個有點難以理解,我再舉個例子:兩隊人踢足球,不允許有觀眾,比賽結束從球場走出來的只有壹個隊員。記者問他,其他人呢?他說了句前鋒、中鋒、後衛、守門員等等,其實都是他!並且兩隊人都是他!

大家不相信,下壹場比賽都來觀戰,結果發現球場上只有壹個自己在踢球,當大家閉上眼睛再睜眼,發現那個人位置變了,再閉眼再睜眼變成守門員了,再來壹次變成了另外壹對的守門員。於是大家不停的閉眼睜眼,發現兩隊各個位置的人都曾出現過。

這個人就是壹個粒子,也就是說

壹個粒子體現了壹個波所有的狀態。

電子雲

那這個人會變到球場外成為其他人嘛?並不能!電子也是粒子,具有波粒二象性。在我們的印象中電子應該是這個樣子的:

而實際上他是下圖這樣的:

但是上圖的樣子只是模擬的,我們並看不到它會如此波動。那看不見我們怎麽知道它是這個樣子的?

這就像那只貓,每次打開箱子,它會呈現壹個狀態,我們每次去檢測電子的位置,

它有壹定概率出現某個位置,但是在概率分布內的具體位置是隨機的。

我們無法同時判斷它的位置和速度來確認它下次會出現在哪。但是通過壹次次測量記錄,就像是那場足球賽,慢慢的妳會發現雖然下次出現的在哪我們無法提前確認,但是記錄下的數據會體現壹定的概率分布,我們依據它的分布的概率可以繪制出分布圖像。(延伸:量子力學中速度和位置屬於疊加態上的壹對,會出現此消彼長的狀態,所以會出現?測不準原則?)

從圖像中我們發現電子就如同壹團?雲?,所以又叫電子雲,它因為概率分布所以具有壹定的形狀。在不同能級的電子軌道中,顏色越深,逮住電子的概率就越大。

但是由於波粒二象性妳又不能叫它?電子雲?,

它既是連續的波,同時又是不連續的?粒子?,在我們每壹次測量中,測到的都是粒子的最終位置,是粒子的位置總和拼成了波動的雲。這種即波又粒的形態,在量子力學是常態,壹直存在。

所以妳要把壹個人看做球隊,把球隊看做壹個人,它既是隊又是壹個人,如果妳能理解這個核心,那麽就可以讀懂量子力學的大部分問題,而不覺得燒腦。

回過頭來,我們看看三個流派的解釋。當壹個光子沒有擊打在屏幕上時,它就是壹團能量雲,我們可以通過薛定諤的波函數算出光子的分布概率,可以算出其形狀,就好像光子在這個形狀中無處不在,這是確定性的概率分布。但當光子擊打在屏幕上時,卻只呈現出壹個點,這個點到底要落在哪個位置,是不確定性的。就連上帝也不知道,當能量雲要觸碰到屏幕時,上帝說好吧,我扔個骰子,?這個數不錯,就落那吧?!這壹切都是臨時決定的。

這種同時存在於屏幕上所有位置。落下時卻隨機給結果,在量子力學中叫做波函數坍塌。

愛因斯坦說:這是不對的。測量前的概率分布我同意,但是落下之前光子的位置肯定是確定的,不可能同時存在與所有位置。只是我們多次測量時得到是壹堆概率,掩蓋了光子在概率背後的真相,但是光子當時體現了什麽樣的性質,我不知道!

平行宇宙說:同時存在於所有位置和最後呈現的單壹結果信息不守恒,所以無數個宇宙中光子所落的地方不壹樣,所有宇宙的光子信息加起來就和我們這個宇宙光子落下之前守恒了!

這就是平行宇宙的由來!