最近刷屏的实验证明量子力学被推翻?平行宇宙不复存在?

讲讲最近火热的话题:【量子力学】疑似被推翻?其实未必,量子力学最吊诡的地方就是所谓真随机,大概意思可以理解为: 一个量子系统可以同时处在不同状态。薛定谔的猫讲的就是这个概念。

比方说: 一个粒子状态当你不去测量它时,它的状态可以同时处在状态1和状态2。但当你测量它时得到的结果可能是状态1也可能是状态2,完全一模一样的粒子测量时会发现它有时候是状态1有时候是状态2。完全不知道是什么决定了它在被你测量时你所得到的状态是1还是2。所以说这个粒子是所谓的真随机,也就是同时处在状态1和状态2。

埃尔温.薛定谔

埃尔温.薛定谔用波函数的语言描述了量子系统,这里的波函数是所谓的概率波。一个粒子同时处在1和2的状态,对应于某个形态的概率波,测量前的概率波称为Φ0,测量后粒子给出状态1或2,这两个状态的概率波称为Φ1或Φ2。

物理说法是:观测之后波函数Φ0坍缩成了Φ1或Φ2。

这里还要提到四位物理学家,阿尔伯特.爱因斯坦、埃尔温.薛定谔、沃纳.海森堡、尼尔斯.玻尔

阿尔伯特.爱因斯坦

沃纳.海森堡

尼尔斯.玻尔

他们四人分为两派,爱因斯坦和薛定谔对质玻尔和海森堡。

玻尔和海森堡观点:从测量前的Φ0到测量后的Φ1或Φ2,这里的状态应该是瞬间完成的,没有任何中间态和因果关系,完全随机,也就是所谓的真随机。

结论:不可预测性是量子力学的根基

爱因斯坦和薛定谔观点:从Φ0到Φ1或Φ2,肯定是一个连续变化的过程,不可能没有因果关系,有一个内在因素主导了这一变化,只是当前的物理水平太低解释不了。

结论:不可预测性只是现在观测不了但肯定存在因果关系

耶鲁大学科学家的实验结果似乎证明爱因斯坦的观点正确,因为他们发现了波函数变化的连续过程,且做到了一定程度的预测波函数变化。

这个实验内容为:用三个相互独立的量子态,基态、第一激发态、第二激发态,主要去研究第一激发态在两个状态间如何进行量子跃迁。由于直接观测会造成波函数坍缩,所以实验是去观测第二激发态,第一激发态会和基态之间量子跃迁间接影响第二激发态。这样就可以在不影响第一激发态的前提下知道它的性质,结果发现它们之间的变化是连续的,是有中间态的。这个转变的时间只有几微秒,但是确实存在,这就证明了玻尔,海森堡的观点是错的。薛定谔的波函数理论才是对的,量子力学被推翻?有点过于武断。

海森堡的矩阵和不确定性原理不对,这个说法有失偏颇,因为薛定谔的理论并不能描述量子态转变的过程,而且海森堡的矩阵是可以推出薛定谔方程的,J.J.Sakural记载了这个实验。所以目前并不能直接推翻量子力学。

有两个半可能

一是量子力学的真随机性确实被推翻,但是海森堡的学说依然有用。就目前的物理学尺度来看,它依然是准确的,但是需要新的理论去研究。所谓量子态发生变化的中间态,这样讲,平行宇宙被推翻,一大波科幻电影走错方向。

二是量子物理的真随机性还存在,只是之前的理论不够完善,之前的理论把不同量子态处理成完全独立不交叠的,但也许实际上量子纠缠才是本质,所以量子态都有交叠的成分,不能说明什么,间接测量也是测量,或许对状态还是有影响。

半是哲学问题,应该研究一下什么叫真随机,真不可知就是真随机么?哲学家伊曼努尔.康德说过“彼岸存在但不可感知,所以彼岸无从知晓”,即便量子力学它不是真随机,只要无从了解它的内在机制,比方说这个机制小于普朗克尺度,那这个机制就不可感知,那它依然是真随机。

伊曼努尔.康德

量子力学只是被证明还不够完善,但是平行宇宙已不在。

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