多重宇宙相互作用產生量子效應

2020-12-04 鄧如山

德克薩斯理工大學的一位化學物理學家創立了量子力學的新理論,他不僅假定了平行宇宙的存在,而且斷定了平行宇宙的相互作用,平行宇宙的存在和相互作用引起了在微觀世界中觀測的所有量子效應。4年之前,比爾·波裡爾教授提出了新的量子學理論,基礎物理學領域的科學人士對激發了科學創意和想像力的新奇理論饒有興趣,物理學雜誌《物理評論X》近日邀請了部分物理學家對波裡爾教授的奇特理論進行評價。波裡爾教授解釋說,量子世界根本沒有波的形態,它由粒子組成,經典力學足以描述量子的世界,微觀粒子表現了非常確定的物理特性,比如:粒子的位置和動量,微觀粒子在給定的量子世界產生經典力學意義的相互作用,然而與經典力學的定性有所不同,通過「鄰近」多重宇宙的相互作用,所有的量子效應得以顯示。

多重宇宙的概念並不新鮮,早在1957年,休·艾弗雷特三世提出了能夠解釋量子力學特性的多重世界理論,然而艾弗雷特的理論「美中不足」,它沒有很好地定義多重世界概念,他應用的數學工具建立在標準量子力學波動理論的基礎上。在波裡爾教授構建的多重世界相互作用的理論中,理論從一開始就構建在數學的基礎上。然而,僅靠數學不能建構真實世界的確定性質,波裡爾教授解釋說,實驗觀測是檢驗任何理論的終極標準。迄今為止,許多研究多重世界相互作用理論的科學家作出了與標準量子力學同樣的預測,科學家現在所能做的事情似乎是確認預測的正確性。波裡爾教授追尋更為實際的目標,他在不經意間發現了新的理論線索,他對科學媒體的人士說到,「我不是在某一天坐下來時突然產生了靈感衝動,然後,放下手頭的所有事情,開始構造一個有些狂熱的對量子世界新的解釋,量子世界建立在平行世界相互作用的基礎上,我一直在開發有效的計算機模型,應用量子軌跡的物理描述方法,我有一次突然意識到,實際上不需要任何的波動理論,我們同樣獲得了對所有量子軌跡的描述效果」。

2010年,波裡爾教授發表了一篇化學物理學的論文,他對量子物理學提出了新的數學和物理學的描述,論文的發表促成了他和以色列巴伊蘭大學數學家傑米裡·希夫的合作研究,兩人的研究成果以論文形式發表在2012年的《化學物理學雜誌》上,論文的下載量達到了2萬次,這是雜誌在創刊歷史上下載量最大的一篇論文。最近以來,兩人合作的研究成果受到科學人士的廣泛關注,欣喜之餘,波裡爾教授感到十分自豪,更多的物理學家、甚至哲學家加入了課題研究和討論,澳大利亞的物理學家霍華德·懷斯曼是其中的一名研究人員,他在布裡斯班的格裡菲茨大學從事研究活動時有幸遇見波裡爾教授,懷斯曼十分認同波裡爾教授的研究思路,他認為波裡爾採取了集合粒子的研究方式,不僅是考慮了單個粒子的物理特性。近日,懷斯曼和共同夥伴遞交了他們的第一篇論文,《物理學評論X》雜誌的編輯將他們解釋多重世界相互作用的論文以及波裡爾教授的評論一起發表,由此對量子世界的解釋向前推進了一步。

懷斯曼以離散形式解釋了量子世界,他認為存在一個有限、極大數量的粒子集合,同樣存在極大數量的多重世界集合,波裡爾教授評論了懷斯曼在論文中開發的應用數學工具,他認為懷斯曼的論文包含了很多大的數學思路,它們不僅是物理概念的,而且是數學上的突破,懷斯曼的研究小組為基礎物理學提出了有關量子力學領域的新解釋,他們事實上建構了新的具有廣闊理論前景的計算機模型,研究小組開發的數學和計算機方法獲得了很好的回報。在德克薩斯理工大學化學、生物化學和物理學系,知名的研究型教授比爾·波裡爾的純粹理論研究還將持續下去,今後是否引起一場量子物理學的論戰,現在還是一個未知數。

(編譯:2014-11-14)

相關焦點

  • 宇宙在不斷分裂?它可能只是量子多重宇宙的一支!
    量子多世界本文作者是在重新審視量子力學多世界詮釋的基本原則時,想到它和多重宇宙理論之間的對應關係的。多世界概念的提出,原本是為了澄清量子物理的一些奇怪特性。在量子世界這個與人直覺相悖的地方,原因與結果的作用方式與我們熟悉的宏觀世界不同,任何過程的結果都是以概率方式呈現的。
  • 多重宇宙是什麼?它們存在嗎?
    圖:哈勃深空,每一個亮點都是一個星系對多重宇宙有著不同解釋,大致可以分成4類。第一類多重宇宙,又可稱為開放宇宙。由於宇宙膨脹的原因,離我們越遠的地方的星系退行速度就越快。這就導致從現在起,那裡發出的光是無法到達我們地球的(之所以我們現在能看到,那是由於100多億年前宇宙還沒有現在這麼大)。所以,我們能夠觀測的宇宙是有限的,而且由於宇宙膨脹的原因,星系間的距離會越來越遠,我們能夠觀測到的宇宙物質會越來越少。這些多重宇宙就在我們能夠觀測到的宇宙之外的地方。由於是同一個奇點爆炸產生的宇宙,所以,它們的物理定律和我們可觀測宇宙是一樣的。
  • 量子計算機、肖爾算法與多重宇宙有關聯性,能證明多重宇宙存在
    我們知道,傳統計算機的發明是20世紀最為重要的科學事件之一,那麼,量子計算機的發明將是21世紀最為重要的科學事件,它的重要性並非僅僅體現在計算機本身,而且將可能顛覆我們傳統的單一宇宙觀——我們的可見宇宙並不是唯一的,多重宇宙確實存在。可能很多人會認為這純粹是扯淡,量子計算機和多重宇宙有什麼關係?量子計算機的出現怎麼會是多重宇宙存在的有力證據?
  • 創造出量子力學光物質界面,能讓光與物質,產生強烈的相互作用!
    巴塞爾大學和波鴻魯爾大學的物理學家在《自然》期刊上發表了期研究發現,這為量子技術開闢了新的前景。量子物理學將光子描述為光粒子,由於原子的微小尺寸,實現單個光子和單個原子之間的相互作用是一個巨大挑戰。然而,通過鏡面多次發送光子經過原子會顯著增加相互作用的概率。為了產生光子,研究人員使用被稱為量子點的人造原子。
  • 宇宙在不斷的分裂,可能我們的宇宙是量子多重宇宙的一個分支而已
    我們的宇宙總是充滿神奇,產生了人們對於了解宇宙奧秘的衝動,其實宇宙的廣袤,超出我們的想像,現在的科學技術想要真正的了解宇宙,還需要有很長路不斷的走下去,所以我們要不斷的學習科學知識,美女小倩給大家推出一系列的科學文章,朋友們可以加美女小倩粉絲,一起探討和研究新奇的科學知識。
  • 泡宇宙、膜宇宙、多重宇宙究竟存在麼?解讀劉慈欣《纖維》
    科學家在觀測量子時發現,量子都處於不同狀態,如果世界是由量子構成的,那麼宇宙也不應該只有一個才對!2001年,劉慈欣根據該推測,寫出了一篇關於多重宇宙幻想的小說《纖維》。他們的世界中地球是深灰色的、深紫色的甚至是粉紅色的,地球有三顆衛星,計算機使用的是五進位,周武靈王發明了計算機……導致這一切的都是量子的不穩定性,就像薛丁格的貓,在你不去觀測時,你永遠不知道量子處於哪種狀態,然而當你一旦觀測必然會產生不同結果。
  • 量子效應得到揭秘,反氫粒子獨佔鰲頭,全新宇宙即將被認知
    (圖源:CERN/ALPHA Experiment)量子物理學使反氫原子的研究處於壓力之下。一個沸騰的、嘈雜的真空充滿了量子空間,這扭曲了宇宙中每個氫原子的形狀。現在我們知道它還扭曲了氫的反物質孿生體:反氫。
  • 荷蘭科學家證實量子糾纏:物質遠隔萬裡卻相互作用
    代爾夫特理工大學的最新實驗證明,物質的確可以遠隔萬裡卻相互作用。 在一個具有裡程碑意義的研究中,荷蘭代爾夫特理工大學的科學家報導,他們的實驗據說可以證明量子力學最根本的理論之一:遠隔很遠距離的物體可以瞬間互相作用。 這一發現是對古典物理稱為「定域性定律」(locality)的基本原則又一打擊。其定律指出,一個物體只能被它周圍的環境直接影響。代爾夫特大學的研究,周三在《自然》雜誌上公布,進一步證實了一個愛因斯坦曾經公開拒絕的想法。
  • 量子意識可怕在哪?證明「人類」存在多重宇宙中,卻被明確禁止
    美國科學家認為,意識處於大腦神經元的微管中,因為麻醉的藥劑會讓人失去意識,而麻醉藥作用的位置這是這個微管。他們認為人處於死亡邊緣的時候,微管內的量子意識會消失,但是這個消失不是真正的消失,而是回歸到了宇宙中去,就像量子糾纏那樣,會與相距很遠的另一個意識產生聯繫。
  • 量子意識可怕在哪?證明「人類」存在多重宇宙中,卻被明確禁止
    愛因斯坦有一句名言「科學的終點就是神學」,這並不是空穴來風,正如量子力學中的量子意識現象,無法用科學來解釋,但量子意識卻成了解釋大腦中的意識現象的基礎,即用玄學對科學進行完美的解釋,這可能就是為什麼量子意識被禁止的原因。
  • 宇宙五大奇異現象多重宇宙假說和平行宇宙
    在我們所認為的宇宙世界裡存在著許許多多看似或許永遠都無法解釋的奇異現象與理論,比如平行世界,與多重宇宙,反而因我們對宇宙的極大尺度的理解,這些卻又看似不可能的答案的歸屬地,他們就好像我們必須穿越宇宙的極限到達宇宙的外面才可以被看到的事物一樣迷茫著我們的科學事業。
  • 揭秘蝴蝶效應與量子糾纏
    對於許多年前,活躍於媒體和網絡的蝴蝶效應,最常見的闡述是:「一隻南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可以在兩周以後引起美國德克薩斯州的一場龍捲風。」其原因就是蝴蝶扇動翅膀的運動,導致其身邊的空氣系統發生變化,並產生微弱的氣流,而微弱的氣流的產生又會引起四周空氣或其他系統產生相應的變化,由此引起一個連鎖反應,最終導致其他系統的極大變化。
  • 揭秘蝴蝶效應與量子糾纏
    對於許多年前,活躍於媒體和網絡的蝴蝶效應,最常見的闡述是:「一隻南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可以在兩周以後引起美國德克薩斯州的一場龍捲風。」其原因就是蝴蝶扇動翅膀的運動,導致其身邊的空氣系統發生變化,並產生微弱的氣流,而微弱的氣流的產生又會引起四周空氣或其他系統產生相應的變化,由此引起一個連鎖反應,最終導致其他系統的極大變化。
  • 薛丁格的貓,關於量子理論的理想實驗,3分鐘帶你了解多重宇宙
    「薛丁格的貓」是一個非常著名的量子理論理想實驗,總結了古典物理學、量子力學哥本哈根解釋、量子力學多重世界解釋這三者的差異。通過這項實驗,我們能了解到很多關於多重宇宙的解釋,下面一來了解下。但是量子力學卻告訴我們,人們在觀察某樣東西的時候,這樣東西才被「擁有」。所以,箱子中的貓是死是活,是我們向密閉的箱子裡面看時才能確定的結果。不論是量子力學哥本哈根解釋還是量子力學多重世界解釋,對我們來說,貓到底是死是活,都要等我們打開密閉的箱子看時才能得知。可是看過密閉箱子中的情況後,量子力學哥本哈根解釋和量子力學多重世界解釋就會給出不同的說法。
  • 多重宇宙的「痕跡」在哪裡?在我們這個宇宙裡能否找到蛛絲馬跡?
    在過去的幾年中,多重宇宙的想法得到了越來越多的支持,根據這個假設,我們的宇宙只不過是無數宇宙中的一個。那麼,多重宇宙是如何產生呢?其中的宇宙之間又有著什麼樣的相似性或者差異呢?多重宇宙會讓人構想出許多相互平行的現實,其中一些和我們的只有著細微的差別。量子力學的多重世界解釋確實預言了這種類型的多重宇宙。
  • 宇宙是無限的?那「多重宇宙」該作何解釋
    關於宇宙是不是無限的是這個問題其實是有爭論的。按照大爆炸理論,宇宙從一個奇點爆發而來,並不斷演化和膨脹。誠然宇宙非常之大,而且一直以超光速在膨脹。也正因為宇宙是不斷膨脹的,所以理論上是應該有邊界的,只是這個邊界我們好觀測不到罷了。
  • 量子糾纏的量子通信原理以及多重態和量子多粒子通信
    量子通信是一種新型通信方式,是在光傳播的狀態下可測量發送和接收的光信號的特定頻率的狹義量子基態的能量演化的多重態的糾纏態通信,包括向不同方向發送光,只要有一個方向是穿透了的,就可以達到分布式的量子糾纏態。
  • 「時間晶體」的相互作用首次被發現,或可應用於量子信息處理
    《自然·材料學》雜誌8月17日發文稱,英國蘭開斯特大學、美國耶魯大學和芬蘭阿爾託大學等,藉助罕見的同位素氦-3,首次觀測到了新物質相「時間晶體」的相互作用。該成果有可能在量子信息處理領域有重要應用價值——時間晶體在不同條件下會自動保持完整-相干性,而如何保持相干性,是量子計算機發展過程中面臨的主要難點。
  • 量子真空零點能與全息宇宙
    上世紀初,Cartan首先明確提出在自然界中存在一種由自旋角動量密度而產生的場。與此同時,俄羅斯科學家Myshkin也獨立地發現由torsion(撓率)導致的長程相互作用場。到了70年代,Hehl、Kibble等論證了撓場的存在。根據Frenet方程,自然界存在兩類相互作用:引起軌跡曲率變化的強相互作用和改變軌跡撓率的撓量相互作用。
  • 關於《復聯4》的時間穿越,外祖母悖論與多重宇宙
    第三類是「多重宇宙」,或者說「平行宇宙」,角色的穿越是到了另一條新的時間線,其行為不對原來的歷史產生影響。《復聯4》按照哪一種模式進行,將影響著劇情的發展。所以如果觀影的時候能搞清楚是哪一種模式,對理解劇情會有著巨大的幫助。