神奇的「量子永生」:平行宇宙和多世界詮釋

01

平行宇宙和多世界詮釋

在很多科幻電影中都會用到「平行世界」這個概念，但是電影中的平行宇宙和物理學中的平行宇宙有很大的差別，一開始「平行宇宙」指的是「平行作用力宇宙」，而「多元宇宙」指的是「包含多種不同作用力」的宇宙。

電影中所描述的「平行宇宙」其實是基於「量子力學」中「多世界詮釋」的概念進行的藝術創作。並不是傳統物理學中描述的不同作用力的其他宇宙，但是在量子力學開始發展後，平行宇宙逐漸變成了波函數坍塌後延伸出的不同世界線。

傳統的觀點普遍認為，宇宙是不會發生變化且唯一存在的，但是隨著物理學的發展，多維度的概念誕生，以及量子力學指出了宇宙的本質其實是不確定性和穩定共存，開始讓人類認為，在我們的四維時空之外，可能存在著更多不同的宇宙。

高緯度總是由無數的低緯度組成的，無數的「點」組合在一起就會成為「線」，無數的線組合會成為「面」，也就是無數的一維組成二維，無數的二維才能組成三維，而我們的宇宙，或許也和其他的四維時空一起，組成一個五維的時空。

量子力學給了這種觀點理論上的支撐，為了解釋量子力學中的種種現象，「多世界詮釋」誕生，比起哥本哈根學派的詮釋，多世界詮釋不用考慮波函數的坍塌。

在量子力學中，一個量子的狀態可以是「波」也可以是「粒子」，著名的雙縫實驗以及這個實驗延伸出的「電子雙縫幹涉實驗」「延遲選擇雙縫實驗」都證明，人類的觀察會對量子的狀態產生影響。

在沒有人類主動觀察時，一個量子的狀態是無法被確認的，我們視為這個量子處於「共存狀態」，也就是它即是粒子也是波，但是一個人在觀察後，就會導致這種共存狀態被打破，這個時候的量子就會只處於粒子的狀態被人類觀察。

多世界詮釋認為，其實這種共存狀態並沒有被打破，而是創造出了一個平行宇宙，每一個宇宙中，這個量子都有一個確定的狀態，人類只是處於其中一個特定的宇宙中觀察到了這個量子的狀態。

提出這個觀點的艾弗雷特曾經去尋找玻爾和愛因斯坦等人，和他們一起討論這個觀點，而玻爾本人對多世界詮釋並沒有發表任何觀點，愛因斯坦則表示，他無法接受這種觀點，難道隨便看一眼路邊的老鼠，就會影響整個宇宙嗎？

在很長的一段時間內，物理學界對多世界詮釋都抱著不置可否的態度，直到1970年左右，物理學界的大佬愛因斯坦等人幾乎都去世後，艾弗雷特再次提出了多世界詮釋，引起了大範圍的關注，並且成為了科幻電影鍾愛的題材。

多世界詮釋看似有一定的道理，但是和常識並不相符，如果多世界詮釋成立，那麼每一秒都會有無數的新宇宙誕生，物質和能量難道是憑空出現？我們的宇宙是其他的宇宙的分裂嗎？這些問題多世界詮釋都無法給出答案。

02

「量子自殺」

如果多世界詮釋成立，還會延伸出一個更加奇怪的思想實驗「量子自殺」。

相信大家都知道「薛丁格的貓」這個思想實驗，如果把這個思想實驗中的貓換成人，再結合多世界詮釋，會發生什麼事情？

一般情況下，我們認為薛丁格的貓中的貓，死亡和活著的機率各是50%，只有打開密閉的容器去觀察貓咪，才能得到確定的答案，但是在多世界詮釋中，會製造出兩個不同的宇宙，一個宇宙中貓咪死亡，一個宇宙中貓咪存活。

進行若干次試驗後就會導致有一個宇宙的貓咪永遠不會死亡，也就說如果多世界詮釋是正確的，通過這樣的實驗，在某一個宇宙中實驗者永遠不會死亡實驗了量子層面的「量子永生」，但是只有這個宇宙對於實驗者有意義，因為其他的宇宙中的實驗者都死了。

顯然，「量子自殺」這個實驗無法實現，因為在無限的時間下，實驗者必然會因為鐳的衰變而死亡，對於薛丁格的貓這個實驗，不論是多世界詮釋還是哥本哈根詮釋都無法讓人滿意。

量子的疊加態究竟應該如何解釋？為什麼人類的觀察會對微觀的量子產生影響？這些問題仍然困擾著物理學家，但是並不會永遠的困擾下去，隨著未來科技的發展，人類的物理理論也會隨之發展，或許在幾百年後，就會有新的理論去描述微觀世界中的種種現象。