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热点释疑|量子力学能证实平行宇宙存在吗?

2021-04-08 10:44:53 来源:河北新闻网
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1957年,物理学家休·埃弗雷特首次在他的博士论文中提出关于多世界的想法。

多世界解释认为,世界分支时,构成世界(宇宙)的万物(不单单物质,包括人在内)都会分裂。

分支后的世界将面临各不相同的“命运”。生活在几天前刚刚分支的另外一个世界里的“你”,也许与生活在这个世界里的你过着几乎完全相同的生活。生活在几年前分支的世界里的另外一个“你”也许已经成了大富豪,或者正因患病而住院治疗。

平行宇宙是一个颇有争议的说法,但是在过去几十年里,基于量子力学,它收获了越来越多的追随者。那么,真的存在平行宇宙吗?不断发展的量子计算机能证明多世界存在吗?

对量子叠加态的一种解释

平行世界起源于微观尺度下的物理学。

二十世纪初,物理学家创造并发展了量子力学来理解微观尺度下的世界。量子力学理论认为,微观世界的现实很模糊。微观粒子,如电子,不需要拥有特定的位置,它可以同时处于不同的位置。它们还可以同时拥有其他我们原本认为并不相容的性质。当粒子拥有这样的性质时,物理学家就说它们处于不同状态的叠加态。

“实验已经证明叠加态是真实存在的。”河北大学物理科学与技术学院副教授肖勇说,即使是像足球烯(含有60个原子)一样大的分子也可以同时处于不同的位置。

那么,为什么我们看到的粒子只会处于特定的位置上?既然我们都是由粒子组成的,为什么我们只能处于特定的位置上?

肖勇表示,量子力学自身并没有给出这个问题的答案。

一种可能是,量子力学并不是描述这个世界完善的理论。也许自然界遵循另一种运行机制,这种机制人们暂时还不理解。在微观世界中,现实也许是模糊不清的,但是一旦涉及宏观物体,例如观测者或者测量仪器,微观物体就不再处于叠加态了。

另一种可能是,也许所有可能的测量结果都是真实存在的——例如测量一个粒子的位置时,世界分裂成不同的分支。在每一个分支里都有一个你,这个分支里的你测量到一个粒子处于某个位置。

“数学告诉我们的是,当一个粒子处于A状态和B状态的叠加态,观察者的测量让自己进入观察到粒子处于‘A状态’和观察到‘B状态’的叠加态中。”专家解释道。所以微观的叠加变成了宏观的叠加。

虽然数学不能决定测到A还是B,但它也没有将两者混合起来。“描述体系所处状态的数学表达式可以分为两部分,每个部分描述的是一个世界,在这个世界中,实验者正好看到了两种可能性中的一种。”有专家表示。

量子计算机还不能证明多世界存在

存在无数平行世界,每个世界里都有一个拥有完全不同人生的“你”——多世界解释是一个非常有趣的观点,但真的有证据证明它吗?

目前,科学家正在致力于量子计算机的研究,试图利用叠加态这一不可思议的现象进行超高速计算。

研究认为,利用叠加态,可以同时进行极其庞大的计算,就好像在平行世界里同时进行各种各样的计算一样。

1985年,美国物理学家戴维・多伊奇提出了量子计算机的基本原理。他在思考量子计算机的原理时,采用了多世界解释的观点。但利用多伊奇提出的原理来研发量子计算机之路极其艰难,至今未获实际应用。

尽管量子计算机看上去好像有着“多世界解释般的动作”,但是,就算成功研发出量子计算机,也不能证明多世界解释是正确的。

“如果能够证实的确存在分支后的平行世界的话,则可以证明多世界解释是正确的。但是,量子计算机并不是与分支后的平行世界关联在一起进行计算的。”有专家为此解释说,量子计算机必须维持叠加态才能进行计算,而这是世界分支前的阶段。世界分支后就再也无法交换信息,因此,量子计算机的运行原理与证明多世界解释是否正确是两件毫不相关的事情。(河北日报记者王璐丹)

责任编辑:韩琳
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