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    真的存在平行宇宙吗?在其他的宇宙中,你也许正在睡觉,也许正感应快乐或悲痛,你可能是个富翁也可能是个穷鬼,甚至可能已经死掉了。

  谜底是“有这种可能。”平行宇宙是一个颇有争议的说法,然则在已往几十年里,它收获了越来越多的追随者。

  对量子叠加态的一种注释

  平行天下起源于微观尺度下的物理学。二十世纪初,物理学家缔造并生长了量子力学来明白微观尺度下的天下。这个理论以为,微观天下的现实很模糊。微观粒子,如电子,不需要拥有特定的位置,它可以同时处于差异的位置。它们还可以同时拥有其他我们原本以为并不相容的性子。当粒子拥有这样的性子时,物理学家就说它们处于差异状态的叠加态。

  实验已经证实叠加态是真实存在的。即使是像足球烯(含有60个原子)一样大的分子也可以同时处于差异的位置。

  为什么我们看到的粒子只会处于特定的位置上?既然我们都是由粒子组成的,为什么我们只能处于特定的位置上?

  量子力学自身并没有给出这个问题的谜底。一种可能是,量子力学并不是形貌这个天下完善的理论。也许自然界遵照另一种运行机制,这种机制我们暂时还不明白。在微观天下中,现实也许是模糊不清的,然则一旦涉及到宏观物体,例如考察者或者丈量仪器,微观物体就不再处于叠加态了。

  另一个可能是,也许所有可能的丈量效果都是真实存在的——例如丈量一个粒子的位置时,天下盘据成差异的分支。在每一个分支里都有一个你,这个分支里的你丈量到一个粒子处于某个位置。

  1957年,物理学家休·埃弗雷特首次在他的博士论文中提出关于多天下的想法。“数学告诉我们的是,当一个粒子处于A状态和B状态的叠加态,考察者的丈量让自己进入考察到粒子处于‘A状态’和考察到‘B状态’的叠加态中。”牛津大学物理哲学家大卫·华莱士注释道。以是微观的叠加变成了宏观的叠加。

  虽然数学不能决议测到A照样B,但它也没有将两者夹杂起来。形貌系统所处状态的数学表达式可以分为两部门,每个部门形貌的是一个天下,在这个天下中,实验者正好看到了两种可能性中的一种。

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  许多历程会导致天下盘据

  物理学家的丈量是唯一会引起天下盘据的手段吗?固然不是。丈量本质上是丈量仪器与叠加态之间发生相互作用,其他的物理历程同样可以和叠加态发生相互作用。例如,宇宙射线可以处于向各个偏向流传的叠加态上。若是沿着其中一个偏向流传的射线射向地球上的一块晶体,那么射线的照射会在晶体上留下轨迹。晶体能有效地丈量光线的位置。由于光线处于射向晶体和不射向晶体的叠加态上,晶体进入了留有痕迹和没有痕迹的叠加态。

  当没有考察者时,你可以以为天下从一最先就在举行盘据。“凭据多天下理论的说法,这从宇宙大爆炸时就已经最先了。”剑桥大学的量子物理学家阿德里安·肯特说,“宇宙可能始于一个单一的量子态,但它很快就变成了对宇宙的许多差异形貌的叠加。在这些分支中,地球会形成。而在其中一些分支中,地球不会形成。在地球形成的一些分支中,我们会进化,而在其他一些分支中,我们不会进化。”

  哪一个我才是真实的

  但为什么我们从来没有发现另外一个自己?为什么我们从来没有看到像冰箱或人这样的宏观物体同时出现在多个地方?

  埃弗雷特最初的设想并不能清扫这种可能性。原则上,现实可能以我们未知的方式盘据,这样考察者就会看到一个电子并不处于特定的位置上。但埃弗雷特没有考虑到外界的影响。当电子与外部环境发生相互作用,例如高速运动的光子或宇宙射线,“电子处于位置A”和“电子处于位置B”两个状态之间的过问险些所有转移到外部环境中并耗散掉。两种状态之间的过问也变得无法察觉——考察者在考察电子时只能看到一个确定的效果。这个历程叫做退相关,它发生的速率非常快。

  由于人和冰箱一直与无数的粒子发生相互作用,退相关效应会将它们限制在某一个单一的轨迹上面:它们不会在某一时刻处于差异的位置上。

  若是你研究的是微观物体,好比电子,那么你就可以很好地将它与外界隔脱离,从而考察到叠加征象。“系统越大,就越难将其与外部环境隔脱离。因此,越大的物体越难处于叠加态中。”华莱士注释道。

  “在埃弗雷特看来,‘所有差异的分支’都是真实的。”肯特说,“这些分支里有许多个‘你’,要问哪一个是真实的是没有意义的,由于这些拷贝都是真实的。直到天下发生盘据之前,所有的拷贝都拥有相同的影象。在很短一段时间后,拷贝之间会发生细小的差异,随着时间的流逝,差异会越来越大。”

  多天下的看法可能不符合知识,它依赖于现有的量子力学的数学。人人不信赖多天下理论的缘故原由主要分为两个方面。有些人,包罗肯特,不太信赖退相关足以注释天下被分为多个支,在每个分支里,天下就是他们看到的那样。他们忧郁,要让退相关理论有效地形貌现实需要引入分外的假设。

  另一个问题是,数学为天下的差异分支引入了看起来像概率的器械。然则,若是所有的分支都是同样真实的,那么说一个分支比另一个分支更具可能性是什么意思呢?(泉源:微信民众号“中科院物理所”)

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