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颠覆人类世界观的理论:它们之间只能以「超光速」传播!

2024-03-03科学

量子力学,相信大家都听说过,但没有谁能真的明白量子力学。

不过或许你没有想到,婴儿或许更擅长量子力学,他们的数学可能不是很好,但在某些方面似乎有特长。

举个例子,在婴儿眼里,躲猫猫的游戏很好玩,为什么?因为婴儿普遍缺乏客体永久性,什么意思呢?

当我们用手把脸捂住之后,婴儿看不到我们的脸了,就会认为我们不存在了。而当我们把手拿开时,婴儿看到我们的脸,会认为我们凭空出现了,这在他们看来自然非常好玩。但在成年人眼里,完全是无聊透顶的游戏。

不过随着孩子年龄增长增长,很快他们就会明白,我们并不会无缘无故消失,他们会明白客体永久性的概念,甚至不用学习任何物理学知识,都会在成长过程中明白这点。

「客体永久性」?简单来讲,就是「我们不看它时,万物既然存在的思想」,这也是所有物理学当中一个最基本的假设,不用特意强调的假设。不管人们观察与否,宇宙万物都客观存在。而这种独立于观测者意识而存在的思想,又被称作「实在论」。

爱因斯坦就是「实在论」的坚定拥护者,他认为世界就是实在的,客观存在的,肯定会有一套大自然法则来描述万物的运行规律。

但是,量子力学的横空出世,彻底打破了人们固有思维里的客体永久性,也就是实在论。实在论的代表人物爱因斯坦,与哥本哈根学派的代表人物波尔,两人之间也开始了长达数年的争论,关于世界本质的争论。

与爱因斯坦的实在论正好相反,波尔认为世界的本质是不确定的,没有任何观测就赋予宇宙以现实是没有任何意义的,只有通过观测看到的现实才有意义,说白了我们的客观世界只有观测了才有意义。

当然,波尔的这种观点更多的是建立在量子世界的基础上。在量子世界,一切都是模糊的,不确定的,也就是所谓的「叠加态」。在没有观测的时候,只能用波函数,也就是所谓的「概率波」去描述量子世界的叠加态。在观测之前,量子世界的一切都是不确定的。

这种不确定性也是哥本哈根诠释的核心。

而爱因斯坦坚持认为,世界是客观存在的,现实世界的存在独立于人们的观测,无论我们观测与否,现实世界都在那里存在着。同时,爱因斯坦坚持认为所谓的波函数体现的恰恰是量子力学的不完备,不完备的背后一定存在着没有被发现的隐变量,只有隐变量才更能反映现实世界的本质。

为此,爱因斯坦和其他两位科学家波尔多斯基和罗森一起,提出了著名的「EPR悖论」,可以这么通俗理解,如果量子力学的不确定性是正确的,那么意味着必须抛弃一个根深蒂固的思想:定域性。

定域性?简单讲就是宇宙中的任何一个点都只能与其相邻的点发生作用,实际上就是因果关系的传播速度不能超过光速。

但是量子力学中的量子纠缠现象明显地超越了光速,而且超出了很多倍,虽然量子纠缠的过程并没有传递任何信息,表现出来的只是整体系统的性质,但爱因斯坦无论如何不能接受这「鬼魅般的超距作用」。

为了解决爱因斯坦和波尔之间的争论,上世纪60年代,著名物理学家斯图尔特-贝尔提出了一个实验,通过实验得出了一系列可观测的结果,也就是所谓的「贝尔不等式」。我们不需要弄明白贝尔不等式到底讲了些什么,只需要明白一点:如果贝尔不等式成立,说明爱因斯坦是对的,这个世界确实存在定域性。

而如果贝尔不等式不成立,那么波尔就是对的,说明所谓的「定域性」是不存在的,也不存在所谓的隐变量。

最终的结果就是:贝尔不等式确实不成立,也就是说,量子力学中的波函数描述并不存在定域隐变量。这间接地表明了哥本哈根诠释是正确了,同时否定了定域性和实在性。

但是贝尔本人认为,实验结果否定的只是定域性,并没有否定实在性。也就是说,或许超光速真的存在,但我们所在的世界是客观的,无论观测与否,客观的世界都在那里。

目前来看,爱因斯坦与波尔的较量中,波尔确实笑到了最后,也就是说哥本哈根诠释更被主流科学界接受,因为哥本哈根诠释与量子观测结果非常相符。诡异的量子纠缠,看起来确实可以「超光速传播」,而且只能以「超光速传播」,传播过程甚至不需要花费任何时间,纠缠中的粒子能瞬间感应到彼此。

不过,只要抛弃定域性,其实所谓的隐变量和实在论是可以共存的,两者都是合理的。就好比纠缠中的粒子,它们并没有真正的「超光速」,只是通过类似「虫洞」的结构相连,来实现瞬间传输的。

当然,还有更不可思议的解释,这种解释甚至都不用牺牲定域性和实在论,直接用多重宇宙理论来诠释就好了,只不过多重宇宙理论很难被证实。