为什么量子世界被破坏成为现实

发布时间：2023-06-06 10:26:59 所属栏目：动态来源：

导读：在量子力学中，有一个重要的概念叫做量子叠加。如果用通俗的话来讲，量子对象犹如一个“万花筒”，有许多可能的不同状态与图径。当我们观测或测量它时，根据量子力学的原理，会坍缩到一个我们所观察到的状

在量子力学中，有一个重要的概念叫做量子叠加。如果用通俗的话来讲，量子对象犹如一个“万花筒”，有许多可能的不同状态与图径。当我们观测或测量它时，根据量子力学的原理，会坍缩到一个我们所观察到的状态，成为确定的“万花筒”的状态与图景，这个过程被称为量子塌缩现象或波函数塌缩现象。

为什么量子世界坍缩成我们所观察到的现实？科学家们提出了许多不同的解释，譬如下面的几种具有代表性的解释：

波函数解释：根据波函数解释，量子系统在观测之前并没有确定的状态，而是处于一个包含多个可能状态的叠加态。观测或测量导致了波函数坍缩，使得系统选择了其中一个确定的状态。

多世界解释：根据多世界解释，当观测或测量发生时，并不是整个量子系统坍缩到一个确定的状态，而是宇宙分裂成多个平行的宇宙，每个宇宙中都存在一个不同的结果。换句话说，我们所观察到的结果只是我们所在的宇宙中的一部分，而其他宇宙中的结果也同时存在。

量子测量与相互作用：观测或测量过程本身涉及到与量子系统的相互作用，这可能导致系统与观测仪器之间的耦合，从而引起波函数的坍缩。

这些诠释都未能完全得到科学界的认可，科学家们一直在寻求这个谜团的答案。量子世界的这个特点一直是人们进行研究的焦点，科学家们在探索和认知这个问题的过程中随着物理学的进步不断取得新的进展。

发表在最近的一篇论文中，一个由费米研究所、芝加哥大学和普林斯顿大学的科学家组成的研究团队，提出了一个奇特而新颖的诠释。这一诠释的论证囊括了可以说当今物理学的先进成果，涉及到几乎所有关于天体物理学的谜团，它涉及到黑洞，涉及到宇宙的膨胀，当然也涉及到当代量子物理学。

量子非相干性是指在量子系统中，由于干涉效应和量子相互作用的影响，原本存在的相位关系逐渐丧失，导致量子态变得不再相干。简单地说,当某一个量子对象出现观测或者交互之后,这个量子对象就失去了其量子特性,原本所相同的就消失了。

现在我们把这个想法再进一步，试着想象，观察者离对象很远，譬如说，远在天边，这个观察者实际上可能在另一个星系，非常非常遥远。

那么，根据量子物理和它背后几乎所有的数学知识，这个特定的量子对象仍然会坍缩，因为在这种情况下，这个量子对象与观察者纠缠在一起。它产生所谓的退相干。尽管这个观察者现在可能在数千光年之外，但这并不意味着在这种情况下的光的传播速度其实并不一定会变为比光还强大得令人惊叹不已难以置信的无可取代的快。

如果那个观察者完全地是在别的地方呢？如果这个观察者越过了事件视界，在黑洞里面呢？那么，根据量子物理学，仍然有纠缠。但是，即使来自这个量子对象的光会进入黑洞并穿过事件视界，根据爱因斯坦的观点，黑洞中的信息，尤其是所有这些纠缠信息，绝对不可能真正逃脱，这对该研究论文的科学家来说，造成了一些悖论。

要么量子物理学是错误的，这是不可能的；要么需要用广义相对论来解决一些问题。为了解释这个特殊的原理，在该研究论文之前的另一篇论文中，该研究团队的科学家们通过假设黑洞的事件视界本身，或假设那个没有光可以逃脱的不归点实际上开始充当一个观察者本身，设法从数学上解决这个问题。

换句话说，在黑洞的事件视界这里的这个观察者可能是导致相干性的观察者，并导致坍缩。这一切都没有物理学的证明，也没有任何观察证据，但就物理和数学观点而言，这有点说得通。但是，问题是这样的。如果黑洞的事件视界作为一种观察者，导致它周围的事物坍塌，这表明宇宙周围的黑洞有点像一些巨大的观察者团，这可能促使宇宙为我们现在的现实制造了一个新的世界。

因为在这种情况下，宇宙几乎像一个球体，我们包围在其中，即这样一个假设的想法，被称为“可观测宇宙的边缘”。在物理学上，我们实际上永远无法到达它。但从假设的角度来看，这个宇宙球体距离我们地球周围的半径约为450亿光年，代表了可观测的宇宙。

在物理学中，基林视界是广义相对论及其推广中使用的一种几何结构，用于在不参考动态爱因斯坦方程的情况下描绘时空边界。在霍金证明弯曲时空的量子场论预测坍缩形成的黑洞会发出热辐射后，基林视界时空几何与热辐射之间存在意想不到的联系变得清晰起来。特别是热辐射和时空之间存在一种普遍的关系。

这听起来好像有点形而上学，可能错误地引致宗教的想法。有点像俗话所说，老天有眼，人在做天在看，这是否意味着这基本上就是上帝？根据科学家们的说法，这其实是正好完全相反。这并不意味着宇宙是有意识的，也不意味着它代表某种神性的存在。

相反，它提供了一种精确、客观的方式。这导致量子状态依靠爱因斯坦和来自量子物理学的原则来创造物理对象，更重要的是，可能提供一个与两者的联系，有一天可以解释我们周围的一切。

尽管如此，这确实是一个耐人寻味的解释，基本上表明整个宇宙的一致性确实是由于各种类型的辐射。例如，来自黑洞边缘和宇宙本身边缘的各种光子或假想的引力子。因此，如果宇宙没有膨胀得那么快，或者如果黑洞不存在，我们也不会存在。这就是为什么科学家认为宇宙是一个奇怪的，充满神秘色彩的东西。然而，这种说法并不是绝对的。

这种诠释有些令人心动，但这种对整个宇宙和我们周围一切的耐人寻味的解释，有待于进一步地认知黑洞、认知事件视界、认知宇宙、......，这些都不是科学家们能很快回答的问题。

（编辑：汽车网）

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