论基础)
这个理论可以概括为薛定谔方程在所有时刻都成立;也就是说,宇宙的波函数从不塌缩。在艾弗雷特的理论中没有提到平行宇宙或者世界分裂,它们蕴涵于理论中,而不是事先假定的。
他天才的洞察力在于,这个无塌缩的量子理论实际上与实验观测是一致的。通过艾弗雷特的理论,我们发现描述一个经典实在的波函数会逐渐演化,最终变为描述多个经典实在(即多个世界)相互叠加的波函数。
对观察者而言,就是一个确定的物理系统,随着薛定谔方程的演化,变为一个按照一定几率分布的随机性系统,其几率与波函数塌缩办法算出的一致。
(大家注意看一下这里,很重要)
把艾弗雷特的理论稍微推广一下,我们就可以得到另外一个反直觉的推论:
量子自杀假说,或者说量子永生。
什么叫做量子自杀呢?
很简单,我们重新思考一下薛定谔猫的实验,这一次我们把实验的视角变换到猫身上。对于猫来说,尽管有一半的概率生,一半的概率死,可是只要猫还意识到自己活着,那么它一直处于生的那一边,它就不会死去。
让我们把这个例子变得更加极端一点。
假设有这么一个人,一心寻死,第一次选择上吊,可是总有一定的概率绳子断裂而不死。
于是宇宙分裂为两个,一个宇宙中,这个人由于上吊而死;另外一个宇宙中,他由于绳子断裂而活下来了。接下来他继续寻死,选择了跳楼,但总是有很微小的几率由于某些原因他跳楼也死不了。由于量子多世界理论,在某个世界中,他总是活着,怎么也死不了,于是从某种意义上而言,他“永生”了。
从上面的论述我们可以知道,多世界理论是根本不可能被证实的,准确地说只有很小的概率被自证。
比如你是一个具有献身精神的物理学家,致力于证实多世界理论,就可以不断地尝试自杀。多次尝试之后,在绝大部分宇宙中,你都死了,可是对于那些活下来的你来说,你依靠多次自杀未死而证实了多世界的存在。但这只能说服你自己,一旦你把这套说辞公之于众,肯定被当作神经病。(我在想,那想胡言乱语的神经病人所陈述的事会不会是真实的呢?也许是发生在另一个世界里的事)
而且这样做的代价太大了,要想完成这个实验,你得把绝大部分多重世界中的自己都杀死才行。
由于这种验证不可行,于是薛定谔病毒出场了。
物理学家是具有百折不回的精神的,既然从逻辑推理上无法给薛定谔猫做出定论,那就用实验来说话。他们继续创造薛定谔猫的新后代。从小到大,从易到难,我们慢慢来。
人们首先创造出来的是原子的叠加态,让一个原子处于相距80纳米的两个位置之间的叠加态。然后我们创造出多个粒子之间的叠加态。但是这些实验的对象都是不具备生命的粒子团,与猫这种生命体有本质的区别。
终于在2009年,科学家们提出可以把某些病毒制备到量子叠加态,他们称之为薛定谔病毒。(这是首次有人提出可以把生命体制备到量子叠加态,并给出了实验上可行的方案描述。)
这是一个突破性的进展。通过光镊技术,可以把几十个纳米大小的病毒振子束缚在光势阱中。这个病毒振子的运动几乎是完全与环境脱耦的,有可能通过光驱动冷却到基态,从而制备出薛定谔猫态。
要知道,很多病毒是能够在真空中生存的,且不会吸收光波的能量,适合被光镊操控。因此如果我们把病毒束缚在真空光镊中,我们就可能制备出具有生物活性系统的量子叠加态。
这种量子叠加态与薛定谔当年提出的薛定谔猫态就几乎一模一样了。
在这篇论文发表不久,美国德州奥斯丁大学的李统藏等人就在实验上实现了对微米小球
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