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5 旅途中的讨论(2 / 2)

“真的哈,也顺便当了一回世上少有的富翁。就说咱们三个人,你说现在得有多少钱?”

“钱?谁还用那个?纸片子而已。我说刘老师,您要是真喜欢这玩意,我就去给你找点来,就当是您给我上课的学费了。”

“哼,我不要你的臭钱。我自己有!哈哈!”

两人相对大笑,余冠男在后座上也似懂非懂的跟着笑了起来。

“还是继续说平行宇宙吧,反正现在也没别的事。我知道这个概念的来源,但不明白更深入的理论。”

“也说不上什么深入的理论,对平行宇宙的研究大部分都还在数学模拟的阶段,没有太多的实验证实这种理论的真实性。你说说你知道的吧,这也不是我的专业,我懂得也不多。”

“好吧。量子力学的发展历史上,有一个很著名的实验,叫‘单电子双缝干涉’实验。就是把一个电子像子弹一样打向一面有两条缝隙的墙,经典物理学认为,这个电子每次只能通过两条缝隙中的一个,要么从左边的缝隙中穿过,要么从右边的穿过。可是实验结果却是这个电子穿过了墙之后,发生了干涉。只有两个电子同时从不同的缝隙中穿过,才会相互发生干涉,一个电子怎么能同时从两个缝隙中穿过呢?就像我们打台球,一个球每次只能进两个底袋中的一个,不可能同时既进了左边的底袋,又进了右边的。可是这个实验确确实实的证明了,同一个电子在一次实验过程中,同时穿过了两个缝隙。在对这个实验的经典的哥本哈根解释中,量子力学用概率来解释这种现象,就是说,微观粒子在处于某一状态时,它的力学量不具有确定的数值。它的速度、位置、动量、能量等等都是不确定的,而是具有一系列可能的值,每个可能值以一定的概率出现。像我们宏观的物体,比如一个人,他每时每刻的速度、位置等等都是确定的,我现在在这开车,就不可能同时也在后座上。但微观粒子不同,它是可能同时既在这,又在那的,在这或者在那都是有一定概率的,不确定。这样,那个穿墙的电子就有可能在同一时刻既通过左边的缝隙,又通过右边的缝隙。而当观察者去测定这个电子究竟通过了哪条缝隙时,永远只会在其中的一条中发现这个电子,这次观察,电子在左边,右边没有;下一次观察,电子可能就在右边了,左边没有。即使是两台仪器同时测量也不能同时侦测到两个缝隙中都有电子。这就更反常了,很多人为此抓破了头皮,这简直违背了直觉嘛。本来,一个电子能同时通过两条缝隙就够诡异了。现在又加上:如果不测量,电子可以同时通过两条缝,只要一测量,电子就只能从其中一条缝中通过,好像人们的测量行为改变了电子的运动状态。什么跟什么啊。”

罗志自己也不由得笑了,他继续说:

“但实验的结果明白的摆在那里,不容置疑。人们只能去寻找能解释这种现象的理论。量子力学的数学架构‘波函数’解释了这种令人抓狂的现象。波函数可以描述具有不确定性的微观粒子在空间分布的概率。根据量子力学原理,电子的运动状态是以波函数的形式存在的。当人们没有观测电子时,电子在两条缝隙的位置都有存在的概率;但是,一旦被测量了,比如说,测得电子在左边缝隙的位置,那它在该位置的概率就为1,在其他位置的概率为0。数学上,在测量的一瞬间,电子的波函数‘坍缩’到了该位置。这就是量子力学最神秘、也最受质疑的地方:观察可以改变存在状态。

在哲学上,这当然是唯心主义的,很多人并不能信服。即便是在波函数‘坍缩’的技术细节上,也引起了很大的争议。比如说,‘坍缩’到底是什么时候发生的?是在测量的一瞬间就发生了,还是要等到测量结果的光子传入到人的眼中在视网膜上形成影像了才发生?所以,即使波函数‘坍缩’在数学上解释得过去,还是受到了广泛的质疑。很多人认为,量子力学采用这种方式来解释实验现象,就不能被称为物理学了,最多只不过是一大套复杂繁琐的计算方法而已。这种解释方法导致了没有人能‘理解’量子力学,而只是让人们掌握了一种可以描述实验结果的计算方式。”

罗志喘了口气,刘雪娟用很欣赏的眼光看着他。他没有更多的思考,继续说下去:

“更奇葩的解释来了。美国物理学家埃弗雷特提出,要对这种现象进行解释,可以从对波函数进行‘不坍缩’处理来入手,也就是说,在任何时候,波函数都成立,电子的运动状态都是呈概率形式的,波函数不会‘坍缩’到某一个确定的位置。在测量之后,电子依然既在左边缝隙,又在右边缝隙,处于位置的‘叠加’状态。那人们为什么只能观测到电子处于某一个确定的位置呢?这是因为人的世界也处于‘叠加’的状态。当电子通过双缝后,出现了两个‘叠加’的世界,在其中一个世界里,电子通过了左缝,在另一个世界里,电子通过了右缝。而在前一个世界中观测的人们看到了电子在左缝里,在后一个世界中观测的人们看到了电子在右缝里。

这种两个世界‘叠加’的思维方式还可以解释量子力学中著名的悖论‘薛定谔的猫’。‘薛定谔的猫’是说,根据量子力学原理,一个原子在某一时刻是否衰变是不确定的,衰变与否各有一定的概率,就像那个穿过双缝的电子一样,在不观测的情况下,这个原子是有可能同时既衰变又不衰变的。如果有一个大盒子,和一个密封了毒气的小盒子,毒气是否释放取决于原子是否衰变。把原子、一只猫和小盒子都放在大盒子里,盖上大盒子的盖子。这样,人们就不能观测到大盒子里的情况了。而根据电子穿缝的实验,人们知道,一旦观测了原子,就可以确定原子是否衰变,波函数‘坍缩’了,不存在不确定性了。这次观测,原子衰变了,下次观测,原子没有衰变,但每次观测只能有一个确定的结果。在这个实验中,简化为只要打开大盒子的盖子,人们就可以看到原子是否衰变。

现在悖论来了:第一,在不打开大盒子的盖子的情况下,也就是说,不观测,原子同时处于既衰变又不衰变的状态,可是毒气到底释放了没有?猫到底死没死?你这个小原子可以同时既这样又那样,可猫不能同时既死了又没死啊。

第二,在不打开大盒子的盖子的情况下,猫的生死是不确定的,只能用波函数来描述,可一旦打开了盖子,就只有可能观测到一种结果,波函数‘坍缩’了,猫的生死就定了,非死即活。而到底是死是活,谁也无法预测。这次打开盖子,猫死了;下次打开盖子,猫还活着。可怜的猫本来在既活又死的状态下存在着,可是人类打开盖子确定了它的生死,而到底能不能幸存无法预测,只能认命。观测的行为改变了猫的存在状态。

‘叠加’世界的理论拯救了这只可怜的猫。猫的死活是‘叠加’的,在一个世界中,猫活着,在另一个世界中,猫死了。在前一个世界中观测的人们看到了猫活着,在后一个世界中观测的人们看到了猫死了。

就是这么简单,波函数不会‘坍缩’,量子力学的薛定谔方程始终成立,是量子过程造成了‘两个世界’,这两个世界将完全独立的存在,独立的平行演变下去。

这就是平行宇宙。”

罗志一口气说了这么多,感觉有点气喘。刘雪娟为他鼓起了掌:

“说的真清楚,我真的长了见识。就算我之前就知道这些,但好像还是受到了一场思想的洗礼。你真厉害!”

“过奖了,我就知道这么多。但我其实不太相信这套理论。”

“为什么呢?”

“因为根据这种解释,世界其实并不是简单的两个‘叠加’,而是无数的‘叠加’!‘单电子双缝干涉’实验中只有一个电子,两条缝隙,可如果有无数条缝隙呢?如果有无数个电子呢?每次观测的结果都不一定相同,所以就有无数个‘叠加’的世界?这还只是一个实验而已,就造成了无数的平行宇宙,而各种量子过程根本多得数不过来!而且,这些‘叠加’的世界全都是真实的,没有哪一个比其他的更重要一点。这太令人难以置信了。”

“确实是这样,可也没有什么实验能否定这个理论,而且在数学上,‘无穷’的概念也是可以处理的。”

“我明白,但也没有什么宏观上的实验能够证实这个理论,一切都是微观的和数学上的。”

“也不完全是这样,大部分的研究都还是微观和数学上的。但加州大学圣芭芭拉分校的物理学家们已经把实验从微观的层面提升到了宏观领域,他们的实验物已经达到了人类头发丝的宽度,这已经绝不是基本粒子了,但实验的结果仍然一样:实验物出现了同时处于两个量子态的情况。”

“但平行宇宙理论并不能完全解释我们现在情况,如果有什么量子过程导致了某些平行宇宙的出现,可为什么人们都去了另外的宇宙呢?难道这两个或者多个平行宇宙中不同的情况是,一个宇宙中人们都在地球上,另一个宇宙中,人们都在别处?”

“对,我说过,所有的可能性都只能解释一部分情况,都不能自圆其说。”

罗志感到一阵疲惫。他也思考过人类消失的原因,最重要的是,这个过程是否可逆,人们是否还能回来。可他连一点头绪都摸不着。

两人都沉默了,汽车里只有发动机的声响和余冠男熟睡的呼吸声。

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