宇宙三部曲終篇:聊聊真·量子力學的多世界詮釋!

2020-11-24 三季科普

我們在前一篇《宇宙三部曲:聊聊量子力學的多世界詮釋!| 三季科普》了解了在量子世界裡量子具有波的特性,而且還同時存在於許多位置上,這些都在雙縫實驗中被證實了,但雙縫實驗還有一個更神奇的現象,在上一篇文章中還沒有和大家分享。

還記得我們把電子一個一個的朝著兩條縫隙的擋板射出去的時候,會在熒幕上產生像是水波互相干涉的圖形嗎?這代表一顆電子必須能夠同時經過兩條縫隙,這讓那個年代的科學家沒有辦法接受,所以他們放了電子偵測器在縫隙的洞口,想要了解電子是不是真的可以同時穿過兩條縫隙。這不放還好,一放,哎呀!糟糕了,電子雖然觀測到了,但他們卻沒有同時穿過兩條縫隙,而在幕布上的幹涉圖形也消失變成單純的兩條線了。這代表,雖然在沒有被觀測的時候,電子擁有波的特性,而且還能同時穿過兩條縫隙,可是一旦我們嘗試觀測電子穿過哪條縫隙的時候,它又會變成一般粒子的狀態了。

為什麼會有這種現象?說實話,儘管經過了好幾十年的研究,物理學家們對如何解釋這個現象仍然沒有一個定論。最古老也是目前最讓人接受的哥本哈根詮釋認為,所有的東西都可以用波函數來描述,我們先來科普一下波函數是什麼,雖然電子不會固定存在一個地方,但是我們可以知道它在某個地方出現的機率,而用來形容這個機率的函數因為有許多類似的水波和電磁波的特性,所以我們叫它波函數。平時電子的行動和位置是可以用波函數來描述,直到我們去測量它或是觀測它,電子就會捨棄波函數預測的其它位置選擇某一個定點出現。

哈哈哈,原來電子也會在意別人的目光啊?當然也有很多科學家沒有辦法接受這個說法,所以這幾十年來就衍生出了許多不同的詮釋方式,其中一種多世界詮釋認為波函數的其它預測不但沒有消失,而且還全部發生了,只不過它們都發生在彼此不相干的世界裡而已。

是不是有點深奧!按照之前的例子來說,鼠弟弟有70%的機率出現在右邊,30%的機率出現在左邊,但我們拉開幕布的時候,鼠弟弟一定會出現在某一邊,這是固定不變的。而在所有的世界中,7成世界的鼠弟弟出現在右邊,而3成世界的鼠弟弟出現在另一邊。但多世界詮釋中整個宇宙都可以用一個波函數來形容,但因為我們這些觀測者本身也是這個世界的一部分,所以當鼠弟弟出現在右邊的時候,我們就成了觀測到鼠弟弟出現在右邊的人類,加上各個世界之間是沒有交流的,所以我們無從得知其它世界的你其實也出現在了左邊,才會認為波函數消失了,除非我們有辦法脫離宇宙這個巨大的波函數,從外面觀察這個宇宙,才能確認這一切是不是真的,這一段有點繞,不理解的可以多讀幾遍。

不懂和不能理解都沒關係,我們一共談論了兩種平行宇宙的概念,其實還有科學家統計出了9種不同的平行宇宙,這些概念有一個共同點,就是它們還沒有被直接證實,所以是真是假都還沒有定數。

明天就冬至啦!春天的倒計時開始了……不知道多世界的你此刻在做什麼呢?

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