多元宇宙論無(wú)處不在。

那多元宇宙呢？

為什么人們認(rèn)為多元宇宙是存在的呢?

想象自己在另一個(gè)維度上的復(fù)制品，過(guò)著一種幾乎與自己完全相同但又不完全相同的生活。

如何向每一個(gè)人解釋這個(gè)問(wèn)題。

簡(jiǎn)單問(wèn)題復(fù)雜化

物理學(xué)家喜歡圖片。說(shuō)實(shí)話，80％的量子力學(xué)工作只涉及繪制一系列圖片，展示我們感興趣的東西如何隨著時(shí)間的推移而變化。

但物理學(xué)家有脆弱的自負(fù)，不希望你知道這一點(diǎn)。所以他們中的一些人喜歡把他們做的事情復(fù)雜化。

認(rèn)識(shí)電子

為了理解為什么在無(wú)數(shù)平行宇宙中可能存在你的副本，我們必須從小處著手。

你可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)電子。電子是微小的亞原子粒子。出于我們的目的，您可以將電子視為一個(gè)非常非常小的球體。

球體可順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。電子也可以。

量子力學(xué)的奇怪之處

像球一樣，電子可以順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。但量子力學(xué)說(shuō)，像電子這樣的微小粒子具有超能力：它們可以同時(shí)順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

天哪！這就是問(wèn)題所在！

想象一下這是如何工作的，借助顏色來(lái)理解：如果順時(shí)針是“白色”，逆時(shí)針是“黑色”，那么我所說(shuō)的是電子可以是“灰色”的。

對(duì)于我們大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，這顯然是一個(gè)令人困惑的概念，因?yàn)槲覀儚膩?lái)沒(méi)有看到任何東西同時(shí)在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)。但數(shù)學(xué)表明，這正是發(fā)生的事情。

讓我們看看我們?nèi)绾问褂梦覀兊姆?hào)表示出這種情況。我們將通過(guò)使用加號(hào)將兩個(gè)球組合在一起來(lái)表明我們的電子一次做兩件事：

根據(jù)量子力學(xué)，這些“灰色”粒子無(wú)處不在，同時(shí)在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)。

但是如果世界充滿了同時(shí)順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的奇怪物體，為什么我從來(lái)沒(méi)有在我的生活中看到過(guò)這種情況？

這個(gè)問(wèn)題是所謂的“量子測(cè)量悖論（quantum measurement paradox）”的核心。

答案將引導(dǎo)我們直接進(jìn)入多元宇宙。

講故事

在我們介紹多元宇宙之前。

想象一下，在一個(gè)封閉的盒子里有一個(gè)電子。電子旁邊有一個(gè)特殊的探測(cè)器，如果電子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，它將觸發(fā)探測(cè)器，如果它逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)則不會(huì)做任何事情。

如果這個(gè)“旋轉(zhuǎn)探測(cè)器”發(fā)出咔嗒聲，它會(huì)向槍發(fā)出一個(gè)信號(hào)，然后射擊，并殺死一只貓（也在盒子里）。

讓我們用我們的符號(hào)表示這個(gè)場(chǎng)景。如果我們的電子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這里是探測(cè)器打開前的狀態(tài)：

一分鐘后，我們打開探測(cè)器。因?yàn)殡娮禹槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)，探測(cè)器會(huì)觸發(fā)。我們用一點(diǎn)勾選標(biāo)記（o）表示：

探測(cè)器現(xiàn)在將信號(hào)發(fā)送到槍，槍確定開火：

子彈飛過(guò)空中，過(guò)了一會(huì)兒，貓成為實(shí)驗(yàn)的受害者：

與此相比，電子在另一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)的情況非常簡(jiǎn)單。

因?yàn)殡娮右藻e(cuò)誤的方式旋轉(zhuǎn)，它不會(huì)觸發(fā)探測(cè)器，也不會(huì)發(fā)生任何事情：

這兩個(gè)故事到目前為止似乎完全合情合理。

但是，如果我們的電子不是簡(jiǎn)單地開始以某種方式旋轉(zhuǎn)，而是同時(shí)在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)呢？

僵尸貓，薛定諤的貓？

量子僵尸貓

我們來(lái)講一個(gè)新故事吧。這次，我們的電子以同時(shí)順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)狀態(tài)開始。

這是剛開始繪制時(shí)的樣子：

現(xiàn)在是最重要的問(wèn)題：當(dāng)我們運(yùn)行電子自旋探測(cè)器時(shí)會(huì)發(fā)生什么？它會(huì)觸發(fā)，還是不觸發(fā)？

根據(jù)量子力學(xué)，兩者都有。一部分是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一部分是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);就好像探測(cè)器被我們的電子一分為二。

第二步：

請(qǐng)注意，我們?cè)诩t色括號(hào)內(nèi)形成了兩個(gè)不同的“故事”：一個(gè)是電子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而檢測(cè)器點(diǎn)擊，另一個(gè)是電子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)而探測(cè)器沒(méi)有反應(yīng)。

接下來(lái)，我們等待信號(hào)從探測(cè)器傳播到槍。槍會(huì)開火，還是子彈留在膛內(nèi)？

答案與探測(cè)器相同：它將同時(shí)完成。

槍將分成兩部分，一部分開槍，另一部分沒(méi)反應(yīng)：

輪到可憐的貓了！

到現(xiàn)在為止，你可能會(huì)猜到它的命運(yùn)：貓，就像旋轉(zhuǎn)探測(cè)器和槍一樣，將被分成兩部分：一個(gè)版本將被子彈擊斃，另一個(gè)將繼續(xù)活下去。

請(qǐng)注意，我們現(xiàn)在有兩個(gè)完全獨(dú)立的故事來(lái)講述盒子的內(nèi)容：一個(gè)是電子旋轉(zhuǎn)是順時(shí)針?lè)较?，槍開了，貓死了。在另一方面，旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，槍沒(méi)有響，貓也活著。

兩者都是真的。兩者都不比另一個(gè)更真實(shí)。它們?cè)诤凶永锕泊妗?/p>

電子是順時(shí)針還是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)？?jī)烧叨加校?/strong>

是否點(diǎn)擊了探測(cè)器？?jī)烧叨加校?/strong>

這只貓活著還是死了兩者都有！

意識(shí)魔法

玻爾

你對(duì)我剛才講的故事持懷疑態(tài)度。只是因?yàn)槟銖膩?lái)沒(méi)見(jiàn)過(guò)半死半活的貓。

你甚至可能會(huì)說(shuō)，“很明顯量子力學(xué)是行不通的，因?yàn)槲覐膩?lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)僵尸貓，所以讓我們把整件事都忘掉吧?！?/p>

但問(wèn)題是，量子力學(xué)是我們所見(jiàn)過(guò)的所有宇宙物理理論中(就像字面上說(shuō)的)最好的預(yù)測(cè)。所以我們不能把嬰兒和洗澡水一起倒掉。（雖然權(quán)威和過(guò)去并不具說(shuō)服力，但是它是目前最好的）

不知何故，我們將不得不解釋為什么量子力學(xué)說(shuō)應(yīng)該有僵尸貓存在，但卻沒(méi)有人見(jiàn)過(guò)。

這就是一個(gè)叫尼爾斯·玻爾的人想要弄明白的。他是第一個(gè)真正的嘗試解釋僵尸貓問(wèn)題的人。

套用玻爾的話說(shuō)，“我從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)僵尸貓，但數(shù)學(xué)告訴我它就在那里。”所以我身上一定有什么特別的東西，迫使貓?jiān)谖铱此臅r(shí)候選擇它的狀態(tài)(死的或活的)。當(dāng)我看著它的時(shí)候，貓必須被迫從它同時(shí)存在/死亡的狀態(tài)中崩坍出來(lái)，要么活著，要么死了(不是兩者都是)。”

他可能是用丹麥語(yǔ)說(shuō)的，但這基本上就是大意。

雖然這確實(shí)解釋了為什么我們從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)僵尸貓，但今天許多人認(rèn)為把它引入簡(jiǎn)直就是胡扯，簡(jiǎn)直就是故事里的魔法！

當(dāng)時(shí)，物理學(xué)界對(duì)這個(gè)問(wèn)題不知所措，所以大多數(shù)人都加入了波爾的行列。

但波爾的解釋有一些漏洞，沒(méi)人能完全補(bǔ)上:

1）是什么讓人類如此特殊，以至于人類可以迫使一個(gè)量子系統(tǒng)(比如我們的電子/探測(cè)器/槍/貓系統(tǒng))崩坍成一個(gè)單一的、定義明確的狀態(tài)(比如“死”或“活”)?

2）貓有能力破壞電子/探測(cè)器/槍組合的狀態(tài)嗎?一只猴子呢?

3）槍和探測(cè)器呢?為什么它們不能折疊電子的狀態(tài)?

有些人開始拋出一些相當(dāng)新的術(shù)語(yǔ)來(lái)回應(yīng)1。

“是人類的意識(shí)讓僵尸貓變成了活貓或死貓!”

“觀察行為影響量子系統(tǒng)，并導(dǎo)致它做出選擇!”

撇開人們完全不清楚“意識(shí)”或“觀察者”是什么意思這一事實(shí)不談，我們?nèi)匀挥袉?wèn)題2和3要處理。

多元宇宙

艾弗雷特

幸運(yùn)的是，這個(gè)故事并沒(méi)有在這里結(jié)束。在20世紀(jì)50年代，一個(gè)名叫休·艾弗雷特三世的家伙提出了另一種方式來(lái)解釋我們?yōu)槭裁床辉谖覀兩磉吙吹浇┦垺?/p>

艾弗雷特說(shuō):“聽(tīng)著，你們這些白癡。是什么讓你覺(jué)得自己比一只該死的貓強(qiáng)這么多?

艾弗雷特所得到的是，我們真的不應(yīng)該認(rèn)為人類在任何方面都是特殊的。相反，他建議將自己視為量子對(duì)象，我們可以把它放在一個(gè)盒子里，就像貓，槍和探測(cè)器一樣。

讓我們看看它會(huì)如何發(fā)揮作用。我們將采用我們的僵尸貓盒，并明確地將實(shí)驗(yàn)者/觀察者添加為我們系統(tǒng)的另一部分，就像其他所有東西一樣。

在實(shí)驗(yàn)者看到盒子內(nèi)部之前，這是我們的系統(tǒng)看起來(lái)如何：

現(xiàn)在他看著里面。就像貓，槍和探測(cè)器一樣，他也分為兩個(gè)不同的自己副本：

現(xiàn)在想象一下問(wèn)實(shí)驗(yàn)者 - 他的兩個(gè)版本 - 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是什么。

那只貓死了嗎？一個(gè)版本將給出明確的“是”，另一個(gè)版本將給出明確的“否”。

你有沒(méi)有看到貓同時(shí)活著？他們都給出了明顯的答案：“當(dāng)然不是，這是一個(gè)多么愚蠢的問(wèn)題?！?/p>

在每種情況下，實(shí)驗(yàn)者只能看到一個(gè)結(jié)果：貓是活著的還是死的，但從來(lái)沒(méi)有兩個(gè)，即使量子力學(xué)的定律說(shuō)貓的兩個(gè)版本確實(shí)存在。

實(shí)驗(yàn)者沒(méi)有注意到，因?yàn)樗焕г谶@兩個(gè)時(shí)間軸中的一個(gè)，無(wú)法看到另一個(gè)。

這就是艾弗雷特的觀點(diǎn)：我們從未見(jiàn)過(guò)僵尸貓或半射不射的槍是因?yàn)槲覀兛吹竭@些物體的那一刻，我們自己被分成多個(gè)時(shí)間軸，我們不同的版本經(jīng)歷了不同的事 。

到目前為止，我一直把貓活著和貓死了——稱為“故事”或“時(shí)間軸”，但你也可以用另一個(gè)詞“宇宙”。這是因?yàn)樗嘘P(guān)于“活著”和“死去”的時(shí)間軸都將從這一點(diǎn)開始發(fā)生戲劇性的變化。

例如，看到這只死貓的實(shí)驗(yàn)人員可能會(huì)非常難過(guò)，以至于他最終辭掉了工作，再也沒(méi)有發(fā)明一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，否則，這項(xiàng)技術(shù)將造福人類。

有趣的是，“活的”和“死的”宇宙之間的巨大差異都是由一個(gè)微小電子的自旋引起的。

由于電子和其他粒子在我們周圍過(guò)著平行的生活，我們的多元宇宙不斷分裂，產(chǎn)生新的時(shí)間線或宇宙，每一種可能的相互作用都會(huì)產(chǎn)生結(jié)果，即平行宇宙！

這就是全部。