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量子力學:多宇宙理論解釋下的神秘粒子與觀測的宇宙分裂

2024-08-28科學

20世紀科學的巨大突破無疑是量子力學,這在很大程度上催化了第三次科技革命的發展。其中一些量子概念已深植人心,像是我們所熟知的量子纏結和量子疊加,這些理論挑戰了傳統的常識。

這種情況也帶來了一些誤解,實際上,你所知的許多量子理論都源於哥本哈根學派的解釋。量子力學主要研究的是電子這樣的亞原子級別的微觀世界。在這個世界中,傳統的牛頓力學不再適用,因此必須有新的理論來解釋這些新現象。

量子力學的一個核心概念是客觀現實,例如量子疊加狀態。以光子為例,如果沒有精密儀器的幹預,光子就同時表現出粒子和波動的特性,這就是波粒二象性的表現。不對光子進行觀測,其波動性和粒子性似乎並存。但一旦進行觀測,光子的狀態似乎在「一瞬間」從雙重性變為單一的粒子狀態,波動性似乎消失了。這種現象在宏觀世界的表現就是薛定諤的貓,這實在令人難以置信。

實際上,圍繞量子力學有許多不同的學派,其中最著名的是哥本哈根學派對量子疊加的解釋。但許多科學家仍對此表示懷疑。

於是,誕生了新的學派來解釋量子力學中的這些奇異現象。其中一個較為知名的是多宇宙理論。該理論認為,量子疊加並不是神秘莫測的,如果我們不觀察光子,它就存在於一個完整的宇宙中。而一旦進行測量,似乎光子的波動性就消失了。實際上,我們的觀測行為會導致這個粒子在無數個宇宙中分裂,每個宇宙展現出粒子的不同狀態。在某些宇宙中,光子表現為粒子,在其他宇宙中則只顯示波動性。沒有觀測行為時,光子的疊加狀態依然存在。觀測導致了測量的塌縮和宇宙的分裂。

然而,當多宇宙理論被提到愛因斯坦面前時,他對此表示了尖銳的批評。愛因斯坦曾譏諷道:「難道僅僅因為我多看了耗子一眼,就導致了宇宙的劇烈分裂嗎?」在他看來,這種理論是荒謬的,違反了他所堅持的定域實在論。盡管如此,多宇宙理論在愛因斯坦去世後又一次被提出討論。

不過,這一理論有一個重要的優點:它使得量子疊加態的解釋不再僅限於測量塌縮的束縛中。