多世界诠释 :量子论学诠释之一

更新时间:2024-09-20 13:59

多世界诠释即一种假定存在无数个平行世界,并以此来解释微观世界各种奇特现象的量子论诠释。

理论概念

多世界诠释(many-worlds interpretation 或简称 MWi)是一种假定存在无数个平行世界,并以此来解释微观世界各种奇特现象的量子论诠释,其优点是不必考虑波的收缩。

提出与发展

1957年美国普林斯顿大学休·艾弗雷特三世(Hugh Everett III)提出多世界理论,他假设所有孤立系统的演化都遵循薛定谔方程波函数不会崩,而量子的测量却只能得到一种结果,也就是说,处于叠加态。艾弗雷特认为测量仪器与被测系统的状态之间有某种关联,称之为相对态(relative state)。艾弗雷特语出惊人的表示,测量带来的不是坍缩,而是分裂(Splitting)的宇宙。宇宙诞生以来,已经进行过无数次这样的分裂。他说宇宙像一个阿米巴虫,当电子通过双缝后,这个虫子自我裂变,繁殖成为两个几乎一模一样的变形虫。唯一的不同是,一只虫子记得电子从左而过,另一只虫子记得电子从右而过。这样一来,薛定谔的猫再也不必为死活问题困扰,宇宙分裂成了两个,一个有活猫,一个有死猫。惠勒意识到“分裂”这个用词的不妥,易产生误导,他在论文的空白里写道:“分裂?最好换个词。”对此物理学界的反应是异常的冷淡,1959年艾弗雷特飞去哥本哈根见到奥格·玻尔尼尔斯·玻尔则不作任何评论。

阿尔伯特·爱因斯坦曾说:“我不能相信,仅仅是因为看了它一眼,一只老鼠就使得宇宙发生剧烈的改变。”得克萨斯大学的布莱斯·德威特(Bryce S. DeWitt)表示:“我仍然清晰地记得,当我第一次遇到多世界概念时所受到的震动。100个略有缺陷的自我复制,都在不停地分裂成进一步的复制,而最后面目全非。这个想法是很难符合常识的。这是一种彻头彻尾的精神分裂症……”。后来布莱斯·德威特是最积极的鼓吹者之一。

艾弗雷特心灰意冷,退出物理界,任职于国防部五角大厦,后来又创办Lambda公司。20世纪70年代,德威特重新提出多世界诠释,并在物理界成为热门的话题之一。

共存状态崩溃

当观测一个处于共存状态的量子时会引起这种状态的崩溃从而量子只具有粒子的性质,多世界诠释认为,观测时分离出无数个平行宇宙,每个宇宙都有一个确定的状态,而我们只是在其中的一个特定宇宙。

经典运用,解释了薛定谔猫,指出两只猫都是真实的。有一只活猫,有一只死猫,但它们位于不同的世界中。问题并不在于盒子中的放射性原子是否衰变,而在于它既衰变又不衰变。当我们向盒子里看时,整个世界分裂成它自己的两个版本。这两个版本在其余的各个方面都是全同的。唯一的区别在于其中一个版本中,原子衰变了,猫死了;而在另一个版本中,原子没有衰变,猫还活着。

这个诠释的优点是:薛定谔方程始终成立,波函数从不坍缩,由此它简化了基本理论。它的问题是:设想过于离奇,付出的代价是这些平行的世界全都是同样真实的。这就难怪有人说:“在科学史上,多世界诠释无疑是目前所提出的最大胆、最野心勃勃的理论。”

微观粒子同时存在多个状态,又称为叠加态,这是因为微观粒子具有波的性质。

参考资料

“薛定谔的猫”与“多世界诠释”.www.douban.com.2011-08-05

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