熱點釋疑|量子力學能證實平行宇宙存在嗎?

1957年,物理學家休·埃弗雷特首次在他的博士論文中提出關於多世界的想法。

多世界解釋認為,世界分支時,構成世界(宇宙)的萬物(不單單物質,包括人在內)都會分裂。

分支後的世界將面臨各不相同的“命運”。生活在幾天前剛剛分支的另外一個世界裡的“你”,也許與生活在這個世界裡的你過著幾乎完全相同的生活。生活在幾年前分支的世界裡的另外一個“你”也許已經成了大富豪,或者正因患病而住院治療。

平行宇宙是一個頗有爭議的說法,但是在過去幾十年裡,基於量子力學,它收穫了越來越多的追隨者。那麼,真的存在平行宇宙嗎?不斷髮展的量子計算機能證明多世界存在嗎?

對量子疊加態的一種解釋

平行世界起源於微觀尺度下的物理學。

二十世紀初,物理學家創造並發展了量子力學來理解微觀尺度下的世界。量子力學理論認為,微觀世界的現實很模糊。微觀粒子,如電子,不需要擁有特定的位置,它可以同時處於不同的位置。它們還可以同時擁有其他我們原本認為並不相容的性質。當粒子擁有這樣的性質時,物理學家就說它們處於不同狀態的疊加態。

“實驗已經證明疊加態是真實存在的。”河北大學物理科學與技術學院副教授肖勇說,即使是像足球烯(含有60個原子)一樣大的分子也可以同時處於不同的位置。

那麼,為什麼我們看到的粒子只會處於特定的位置上?既然我們都是由粒子組成的,為什麼我們只能處於特定的位置上?

肖勇表示,量子力學自身並沒有給出這個問題的答案。

一種可能是,量子力學並不是描述這個世界完善的理論。也許自然界遵循另一種執行機制,這種機制人們暫時還不理解。在微觀世界中,現實也許是模糊不清的,但是一旦涉及宏觀物體,例如觀測者或者測量儀器,微觀物體就不再處於疊加態了。

另一種可能是,也許所有可能的測量結果都是真實存在的——例如測量一個粒子的位置時,世界分裂成不同的分支。在每一個分支裡都有一個你,這個分支裡的你測量到一個粒子處於某個位置。

“數學告訴我們的是,當一個粒子處於A狀態和B狀態的疊加態,觀察者的測量讓自己進入觀察到粒子處於‘A狀態’和觀察到‘B狀態’的疊加態中。”專家解釋道。所以微觀的疊加變成了宏觀的疊加。

雖然數學不能決定測到A還是B,但它也沒有將兩者混合起來。“描述體系所處狀態的數學表示式可以分為兩部分,每個部分描述的是一個世界,在這個世界中,實驗者正好看到了兩種可能性中的一種。”有專家表示。

量子計算機還不能證明多世界存在

存在無數平行世界,每個世界裡都有一個擁有完全不同人生的“你”——多世界解釋是一個非常有趣的觀點,但真的有證據證明它嗎?

目前,科學家正在致力於量子計算機的研究,試圖利用疊加態這一不可思議的現象進行超高速計算。

研究認為,利用疊加態,可以同時進行極其龐大的計算,就好像在平行世界裡同時進行各種各樣的計算一樣。

1985年,美國物理學家戴維?多伊奇提出了量子計算機的基本原理。他在思考量子計算機的原理時,採用了多世界解釋的觀點。但利用多伊奇提出的原理來研發量子計算機之路極其艱難,至今未獲實際應用。

儘管量子計算機看上去好像有著“多世界解釋般的動作”,但是,就算成功研發出量子計算機,也不能證明多世界解釋是正確的。

“如果能夠證實的確存在分支後的平行世界的話,則可以證明多世界解釋是正確的。但是,量子計算機並不是與分支後的平行世界關聯在一起進行計算的。”有專家為此解釋說,量子計算機必須維持疊加態才能進行計算,而這是世界分支前的階段。世界分支後就再也無法交換資訊,因此,量子計算機的執行原理與證明多世界解釋是否正確是兩件毫不相關的事情。(河北日報記者王璐丹)

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