當前位置: 華文世界 > 科學

顛覆人類世界觀的理論:它們之間只能以「超光速」傳播!

2024-03-03科學

量子力學,相信大家都聽說過,但沒有誰能真的明白量子力學。

不過或許你沒有想到,嬰兒或許更擅長量子力學,他們的數學可能不是很好,但在某些方面似乎有特長。

舉個例子,在嬰兒眼裏,躲貓貓的遊戲很好玩,為什麽?因為嬰兒普遍缺乏客體永久性,什麽意思呢?

當我們用手把臉捂住之後,嬰兒看不到我們的臉了,就會認為我們不存在了。而當我們把手拿開時,嬰兒看到我們的臉,會認為我們憑空出現了,這在他們看來自然非常好玩。但在成年人眼裏,完全是無聊透頂的遊戲。

不過隨著孩子年齡增長增長,很快他們就會明白,我們並不會無緣無故消失,他們會明白客體永久性的概念,甚至不用學習任何物理學知識,都會在成長過程中明白這點。

「客體永久性」?簡單來講,就是「我們不看它時,萬物既然存在的思想」,這也是所有物理學當中一個最基本的假設,不用特意強調的假設。不管人們觀察與否,宇宙萬物都客觀存在。而這種獨立於觀測者意識而存在的思想,又被稱作「實在論」。

愛因史坦就是「實在論」的堅定擁護者,他認為世界就是實在的,客觀存在的,肯定會有一套大自然法則來描述萬物的執行規律。

但是,量子力學的橫空出世,徹底打破了人們固有思維裏的客體永久性,也就是實在論。實在論的代表人物愛因史坦,與哥本哈根學派的代表人物波爾,兩人之間也開始了長達數年的爭論,關於世界本質的爭論。

與愛因史坦的實在論正好相反,波爾認為世界的本質是不確定的,沒有任何觀測就賦予宇宙以現實是沒有任何意義的,只有透過觀測看到的現實才有意義,說白了我們的客觀世界只有觀測了才有意義。

當然,波爾的這種觀點更多的是建立在量子世界的基礎上。在量子世界,一切都是模糊的,不確定的,也就是所謂的「疊加態」。在沒有觀測的時候,只能用波函式,也就是所謂的「機率波」去描述量子世界的疊加態。在觀測之前,量子世界的一切都是不確定的。

這種不確定性也是哥本哈根詮釋的核心。

而愛因史坦堅持認為,世界是客觀存在的,現實世界的存在獨立於人們的觀測,無論我們觀測與否,現實世界都在那裏存在著。同時,愛因史坦堅持認為所謂的波函式體現的恰恰是量子力學的不完備,不完備的背後一定存在著沒有被發現的隱變量,只有隱變量才更能反映現實世界的本質。

為此,愛因史坦和其他兩位科學家波爾多斯基和羅森一起,提出了著名的「EPR悖論」,可以這麽通俗理解,如果量子力學的不確定性是正確的,那麽意味著必須拋棄一個根深蒂固的思想:定域性。

定域性?簡單講就是宇宙中的任何一個點都只能與其相鄰的點發生作用,實際上就是因果關系的傳播速度不能超過光速。

但是量子力學中的量子纏結現象明顯地超越了光速,而且超出了很多倍,雖然量子纏結的過程並沒有傳遞任何資訊,表現出來的只是整體系統的性質,但愛因史坦無論如何不能接受這「鬼魅般的超距作用」。

為了解決愛因史坦和波爾之間的爭論,上世紀60年代,著名物理學家史超活-貝爾提出了一個實驗,透過實驗得出了一系列可觀測的結果,也就是所謂的「貝爾不等式」。我們不需要弄明白貝爾不等式到底講了些什麽,只需要明白一點:如果貝爾不等式成立,說明愛因史坦是對的,這個世界確實存在定域性。

而如果貝爾不等式不成立,那麽波爾就是對的,說明所謂的「定域性」是不存在的,也不存在所謂的隱變量。

最終的結果就是:貝爾不等式確實不成立,也就是說,量子力學中的波函式描述並不存在定域隱變量。這間接地表明了哥本哈根詮釋是正確了,同時否定了定域性和實在性。

但是貝爾本人認為,實驗結果否定的只是定域性,並沒有否定實在性。也就是說,或許超光速真的存在,但我們所在的世界是客觀的,無論觀測與否,客觀的世界都在那裏。

目前來看,愛因史坦與波爾的較量中,波爾確實笑到了最後,也就是說哥本哈根詮釋更被主流科學界接受,因為哥本哈根詮釋與量子觀測結果非常相符。詭異的量子纏結,看起來確實可以「超光速傳播」,而且只能以「超光速傳播」,傳播過程甚至不需要花費任何時間,纏結中的粒子能瞬間感應到彼此。

不過,只要拋棄定域性,其實所謂的隱變量和實在論是可以共存的,兩者都是合理的。就好比纏結中的粒子,它們並沒有真正的「超光速」,只是透過類似「蟲洞」的結構相連,來實作瞬間傳輸的。

當然,還有更不可思議的解釋,這種解釋甚至都不用犧牲定域性和實在論,直接用多重宇宙理論來詮釋就好了,只不過多重宇宙理論很難被證實。