大家好,今天来为大家解答微观元宇宙是什么概念这个问题的一些问题点,包括多元宇宙是什么意思也一样很多人还不知道,因此呢,今天就来为大家分析分析,现在让我们一起来看看吧!如果解决了您的问题,还望您关注下本站哦,谢谢~
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多元宇宙是什么意思
什么是多元宇宙呢?
正如我们的宇宙包括所有的恒星、星系、行星和其它结构存在且能被研究,物理学家怀疑同样存在其它充满物质和空间的宇宙。它们可能和我们的宇宙极其相似,也可能不同。比如,它们可能存在不同的物理定律,它们不一定与我们相交,但它们可能相撞。
图解:“泡沫宇宙”示意图,宇宙1到宇宙6各自有自己的物理常数,我们的“宇宙”不过是其中的一个“泡沫”而已
一些理论学家甚至解释说,每个人在其它宇宙都有一个孪生或者镜像。这是一种对于多元宇宙理论的解释,称为“多世界”理论。它的思想是有很多宇宙。例如,星际迷航的粉丝们会从《魔镜魔镜》原著中的“魔镜魔镜”、《平行人生》中的“平行人生”等情节中理解到这一点。
图解:“振荡宇宙”示意图,大爆炸后宇宙膨胀,其后又在重力作用之下开始收缩,然后接着是大挤压,在大挤压之后的下一次大爆炸被称为大反弹
另一种从量子物理学的角度对多元宇宙解释相对而言相当复杂,量子物理学是物理学中很小的一个方向。它主要解释原子和亚原子粒子(组成原子)级别的相互作用。简单来说,量子物理学解释小的相互作用-量子相互作用的发生。当发生量子级别相互作用时,它们会产生巨大的影响,并从这些相互作用中创造出无穷无尽的可能性。
举个例子,想象一下在我们的宇宙中,一个人在去开会的路上走错了方向。他们错过了会议,失去了进行新项目的机会。如果他们没有错过转弯,他们就会去开会,得到那个项目了。或者,他们错过了转弯和会议,但遇到了另一个人,他给了他们一个更好的项目。这存在无穷无尽的可能性,而每一种可能性(如果发生的话)都会引发无穷无尽的后果。在平行宇宙中,所有这些行为、反应和结果都发生在每个宇宙中。
图解:1927年第五次索尔维会议,此次会议主题为“电子和光子”,世界上最主要的物理学家聚集在一起讨论新近表述的量子理论。
这意味着在平行宇宙中,所有可能的结果都可能同时发生。然而,我们只能观察我们自己宇宙中的行为。所有发生在其它宇宙的其他的行为,我们没有观察到,但它们是平行发生的。我们没有观察到它们,但在理论上它们的确是发生了。
多元宇宙能够存在么?
支持多重宇宙的论点涉及许多有趣的思维实验。人们深入研究宇宙学(研究宇宙的起源和演化)和所谓的微调问题。这就是说,随着我们逐渐理解宇宙的构成方式,我们在宇宙中的存在也变得更加不稳定。物理学家研究了宇宙自大爆炸以来随时间变化的方式,他们怀疑,如果宇宙的早期条件稍有不同,我们的宇宙可能已经进化为不适合生命生存。
图解:哈勃超深空场描绘了远古时代的星系图景,根据大爆炸理论,它们处于一个更年轻、更致密且更炽热的宇宙。
实际上,如果一个宇宙是自发形成的,物理学家会期望它能自然坍塌或者快速膨胀,以至于粒子之间不会真正发生相互作用。英国物理学家马丁·里斯爵士在他的经典著作《只有六个数字:塑造宇宙的深层力量》中对这一观点进行了广泛的论述。
多元宇宙和一个创造者
一些人在使用宇宙中“微调”属性的概念时,认为需要一个创造者。Tgbe的存在(没有证据)并不能解释宇宙的性质。物理学家想要理解这些特质,并且不引用任何一种上帝。
宇宙和世界真的是虚拟的吗
2021年元宇宙无疑成为科技领域最火爆的概念之一,扎克伯格曾表示未来脸书将从一家社交媒体公司转变为一家元宇宙公司,之后元宇宙这个词席卷了整个互联网与投资圈。在大多数人还搞不懂元宇宙是什么的时候,科技公司们已经步入了“万物皆可元宇宙”的时代。
各大厂商竞相入局、已经成为新风口的元宇宙究竟是什么?中国科幻小说最高奖“银河奖”获得者长铗在新书《元宇宙——通往无限游戏之路》中表示——
人类对虚拟世界的想象已经有些年头了,从整体上大概可以分为两类:一类是在文学、艺术、建筑等诸多领域创造一个个架空世界,给生产力过剩的头脑找一条出路。在古埃及人、玛雅人的雕像中,我们可以看到类似外星人、宇航员、不明飞行物等艺术形象。
另一类则是直接怀疑我们所处的世界本就是虚拟的,不管是柏拉图的洞穴、笛卡儿的恶魔还是庄周的梦蝶,它们都在试图撼动人们头脑中根深蒂固的时空观念。如果说前者是以实映虚,创造源于生活而高于生活的艺术,后者则是向虚而生,解构现实世界的超越性和唯一性,而将人类命运置于更高维的视角去审视。但从宏观上,两者殊途同归,有加速融合之势。元宇宙则是这两股思潮在现实科技文明裹挟下的一次集体狂欢。
在印度教的世界观中,“梵”在世间显现的一切就是“幻”,即摩耶。世界并不是真实存在的,而是“梵”通过其幻力创造出来的幻象。正如《金刚般若波罗蜜多经》偈语所说:“一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观。”
持有此观点的不只是古人。2019年,位于纽约的美国自然历史博物馆举办了一场辩论会,四位物理学家和一位哲学家花了两个小时讨论:我们所知的这个宇宙有没有可能是被模拟出来的。在辩论的最后,主持人问五位学者:“我们是生活在一个虚拟宇宙中的概率有多大?”最高的概率数字来自这组专家中的那位哲学家——纽约大学的大卫·查默斯,他淡淡地说:“42%。”这是一个出自《银河系漫游指南》的梗;来自麻省理工学院的物理学家马克斯·泰格马克则认为这个概率是 17%,大致相当于在掷骰子时得到想要的某个特定数字的概率;在布朗大学任职的吉姆·盖茨则认为这个概率只有1%;来自哈佛大学的丽莎·兰德尔在辩论中提出,她很诧异怎么会有人认为“虚拟宇宙假说”很有趣,而她给出的概率是 0。
“宇宙模拟论”最狂热的支持者是埃隆·马斯克,他曾在不同场合提到过矩阵模拟假设。矩阵模拟假设的基本逻辑是:人类文明的历史才不到一万年,而我们所在的宇宙已有将近 140亿年的历史,这么漫长的时间足够兴起许多文明,且达到非常高级的程度。更古老、更高等的文明很有可能就是我们的造物主。他认为:“从统计学角度看,在如此漫长的时间内,很有可能存在一个文明,而且他们找到了非常可信的模拟方法。这种情况一旦存在,那么他们建立自己的虚拟多重空间就只是一个时间的问题了。”显然,埃隆·马斯克的答案是100%。
试想一下,才发展了不到一万年的人类文明已经在向元宇宙进发,那么 140亿年间,可能有多少更高级的文明造出多少元宇宙或更高级形态的宇宙?我们生活的所谓的“现实”,很可能是由更高级的文明创造或模拟出来的。如同人类创造了游戏,人类文明很可能是许多模拟文明的一部分。那么我们生活的世界是不是一个大型游戏呢?
这个想法并非天方夜谭。我们在玩游戏的时候,某些复杂环境的画面只有当我们观察时才会被渲染出来,我们不观察则不会去渲染,游戏引擎只是记录坐标信息。这是因为游戏开发者在设计较大场景的时候,比如设计一幢房子的内室场景和光照等,对所有的 3A级画面都采用了视锥算法,为了优化性能通常都不做全局渲染,而只会渲染玩家视角所能看到的物体。这几乎与量子力学的不确定性原理相一致,以“薛定谔的猫”思维实验为例,在观察者介入之前,量子处于波函数所描述的叠加态,猫既是活的也是死的,相当于游戏未被渲染。当观察者介入之后,量子塌缩为本征态,相当于游戏引擎将环境渲染为观察者所看到的世界,猫只处于一种现实状态,要么是活的,要么是死的。量子力学不确定性原理似乎在向我们揭露,我们所观测到的宇宙不过是这个大型程序里的一小块地图。
还有物理学家认为,我们的世界在极小的尺度上是否由离散的“块”组成——如数字图像中的像素——是“世界是模拟的”的关键证据。因为游戏其实也是“像素化”的,是有最小精度的。事实上,现实世界不仅存在最小尺度“普朗克长度”,还存在最小质量“普朗克质量”、最小时间刻度“普朗克时间”等。同时,我们这个宇宙不仅存在着节能待机极限——绝对零度,还存在运行极限——光速。不难想象,超光速是宇宙这台机器的 CPU进行的超频运行,超自然现象则是这个大型游戏运行出现了漏洞,平行宇宙则是这个游戏的各种存档。
在柏拉图的洞穴寓言中,奴隶们是故事的主角,然而从主角视角,很容易产生这样一个盲点:“变戏法者”从何而来?谁在为洞穴中的奴隶们放映“皮影戏”?以及这个洞穴是由谁所造的?在《蒂迈欧篇》中,柏拉图为我们讲了另外一个故事,并提供了一条线索:我们身处的现实世界乃是以一个更为“清晰且真实”的理性世界为对象,由一“工匠之神”使用四大元素“模仿塑造”而成。当我们把这两个故事放在一起比对的时候,就会发现柏拉图似乎在暗示人们,现实世界实乃一个“洞穴”,而这个洞穴的“洞主”似乎正是那位“工匠之神”。“工匠之神”虽然技艺精湛,但仍不能完美复制理性世界,正如我们在现实世界中可以找到很多砖头和轮子,但找不到一个纯粹数学意义上的方形和圆形。所以,世界是有限精度的。微观世界的不确定性原理与宏观世界的非完美性,在本质上是同一的,都在向我们暗示,宇宙可能是被模拟出来的。
如果我们身处的世界是高级文明虚拟创造出来的一种元宇宙,而我们也要打造我们自己的“虚拟世界”元宇宙,那么在我们所打造的元宇宙中,是否又会出现下一层元宇宙?就像俄罗斯套娃。
多层元宇宙(多维空间、多维宇宙)之间是可以打通和相互切换的:既然分不清哪里是“现实世界”,哪里是虚拟世界,那么,你想在哪个世界体验,你就停留在哪个世界。在电影《盗梦空间》中,就有对多重梦境的设计,而且许多人愿意停留在梦中的世界。电影《异次元骇客》中,虚拟世界的人并不知道自己是被虚拟创造的,他们天真地认为自己是真实的,而且在自己的世界中又创造出了另一个虚拟世界。
按照元宇宙的“套娃逻辑”与自相似性,也许,人类也不过是现实世界里的 NPC。如果把宇宙当作一个单局时间超过亿年的超大型游戏或无限游戏,我们以为自己是玩家,但更可能的情形是我们只是 NPC,或者至多比 NPC稍好一点,是具有超级自主意识的非玩家角色。也许我们面临的选择会更多一点,皮肤有几种颜色可选(黄、黑、白、棕),语言有 5 000多种选项,出生地有 100多种选项,我们求学、恋爱、工作、结婚、生子,也可能不婚、丁克一生。有一天当你眼前突然弹出一个窗口,告诉你“点击以获取更多信息”,那将是对我们世界观的致命一击。
电影《失控玩家》中的 NPC拥有了自己的意识,当真实世界的人们看着它在游戏里“大闹天宫”时,它却萌生了想要拯救这个“不真实的”世界的想法。当它发现自己的一切行为和结果都是被提前设定好了的时候,顿时陷入了无穷的绝望,因为它当下的任何想法都失去了意义,于是它问自己:我为什么还要存在?
生命的本质就是为了延续,因为生命就是一个无限游戏。由此,元的含义也就呼之欲出了,它是进化与自我指涉的双重叠加:自我进化。所以,元宇宙,不言而喻,即自我进化的宇宙,这才是一个真正的无限游戏。Roblox的一只脚已经跨入自我进化的门槛:目前该平台的游戏数量超过 4 000万个,由 800万名左右的用户创造提供。 Roblox对于平台上的项目不做任何规则限制,由所有用户(包括开发者)共同决定其规则。之所以说一只脚,是因为 Roblox是把修改规则的权限交给了用户(即社区),虽然与元游戏有着本质的区别,但这仍算不上是真正的自我进化。
也许有朋友会指出,“进化”这个词在中文的语境中同样代表了一种有限游戏思维,“进”作为“退”的反义词,似乎在暗示生物的演变有方向,今天的人类要优于先祖。在有限性这层含义来说,它与“超越”一词并无本质区别。是的,早有有识之士指出,应该将 Evolution翻译成演化,进化带有方向性,是不对的。既然生物是随时间和环境而变化的,那么生物的演变(变化)就没有一个固定的方向,生物从一种物种演变成另一种物种也是随机的,所以谈不上是“进”还是“退”。留美学者龙漫远先生在为 Why Evolution is True一书的中文简体版《为什么要相信达尔文》作的序中也特别强调:“对于中心概念‘Evolution’,这一被长期误译为‘进化’的最重要的单词,书中使用了中国近代最伟大的学者和翻译家之一严复准确翻译出的‘演化’(天演)一词。这是中文世界对演化生物学中心概念理解的一个重要进步。”但由于“生物进化论”已经是约定俗成的翻译,本书并不特别使用“演化”一词。需要指出,有限游戏思维已经深深根植于人类共同的记忆当中,历史学对人类社会“从原始社会到封建社会再到现代社会”的归纳,文明史从采集狩猎到农耕文明再到工业文明乃至信息文明的划分,都不约而同地沿袭了历史有车轮、社会在进步的有限思维。殊不知天行有常,独立而不移,周行而不殆。
如果元宇宙的无限性成立的话,那么似乎也可以对那些司空见惯的宇宙学名词提出疑问。比如,“大爆炸”这个词就很不具有无限性,它暗示着宇宙有始有终,最终我们的宇宙会走向热寂。还有一个结论,宇宙可能是封闭的。但是宇宙的起源比我们想象得更复杂
博洛尼亚大学天体物理学家佛朗哥·瓦扎和维罗纳大学神经外科医生阿尔贝托·费莱蒂对人的大脑和宇宙这两个在规模上相差了 27个数量级的网络进行了定量分析。他们的研究表明,人的大脑和宇宙这两个系统确实有着惊人的相似度,尽管它们相差巨大的数量级。在研究中他们使用功率谱分析技术来研究大尺度上的星系分布情况,图像的功率谱测量的是不同空间尺度的物质结构波动强度。
从图7.1的功率谱分析图像中可以看到,小脑中0.1~1 mm范围内的波动分布与数千亿光年内的星系分布是相似的,而最小尺度(大约 10μm)下的大脑皮质形态则与几十万光年尺度上的星系分布更加相似。相比之下,其他复杂系统(包括云、树枝、等离子体湍流的对应图像)的功率谱分析结果与宇宙网络截然不同,这些系统的功率谱更加严格地依赖尺度,而这可能是它们分形性质的表现。这种现象在树枝分杈和云层形状中更加明显,两者都是非常典型的分形结构,在很大的范围内具有自相似性。另外,对于人脑和宇宙这样的复杂网络,可被观察到的行为并没有分形的特征。
如果“宇宙是模拟的”假说只是一个被滥用的隐喻,那么下面这个假说的奇妙性可能有过之而无不及。小西尔维斯特·詹姆斯·盖茨有一个设想:宇宙可能正在进化。他说:“自动纠错代码让我们的浏览器可以正常工作,那么这类代码为什么会出现在我所研究的物理方程式之中呢?”
盖茨的研究领域是超对称,即推测每一个基本粒子都拥有一个相对应的粒子,而这个相对应的粒子可以解释我们在宇宙中发现的许多奇怪的现象。在有关超对称的探索工作中,把一些事物以非一即零的形式进行表示非常便于研究。关键在于,如果真的用这种方式表示一些事物,那么盖茨研究的方程式成立的唯一条件就是这些被表示为一或零的物体中所包含的额外的信息:量子纠错码。
这也许标志着我们的宇宙正在进化。有这样一种可能,在宇宙形成之初,出现了一些具备一系列数学特征的宇宙,但并不是所有这些宇宙都能延续至今。然而我们的宇宙延续了下来,是因为某些反馈机制(比如量子纠错码)给我们的宇宙提供了稳定性。
《元宇宙:通往无限游戏之路》
2021年 1月
长铗著
中信出版集团
内容简介:
本书全面阐述了元宇宙的定义、发展历史与产业现状,按照古典元宇宙与加密元宇宙的分类,总结了元宇宙的六大基本特征与七大技术基建。本书基于“无限游戏”思想,详细介绍了怎样设计一个完备自洽且可行的元宇宙协议;阐明了无限游戏与有限游戏在组织形态、治理结构、商业模式、生产资料、游戏规则、经济学等诸多方面的差异;提出了元宇宙三大定律,以及建立在区块链智能合约之上的元宇宙产权、交易、繁殖三大协议。在全书的最后,针对元宇宙提出了哲学层面的思考,阐述了虚拟与现实的二元对立与相互融合,元宇宙对现实世界的冲击以及我们对现实世界的反思,指出元宇宙的本质在于自我进化,并从熵的角度推演了未来元宇宙的终级发展形态。
宇宙是多元的吗
多宇宙(或者称为多世界、平行宇宙)理论,来自于休•埃弗莱特(Hugh Everett III)对量子力学的解释。
首先我不清楚楼主您对量子力学了解的程度,因此我把我的回答扯得长一点。众所周知,量子力学哥本哈根解释认为观测者对微观世界是有影响的,特别值得一提的有趣实验是“电子究竟穿越了哪条缝”“量子自杀”“薛定谔的猫”等等。但是把人类意识牵扯到对微观世界的决定上面似乎存在重重哲学上的困难,以至于后来的许多科学家都提出了区别于此的其他解释,其中尤以埃弗莱特的多宇宙理论赢得了众多的支持。
为了你能更好的理解多宇宙解释,我不妨把电子双缝实验叙述的详尽一些。
经典理论看来,在电子双缝干涉的实验中单个电子只通过了一条狭缝,在一条狭缝中穿过的粒子却发生了干涉,我们若想在两道狭缝处都安装上某种仪器,为的是记录下来电子路径或者发出警报,那不就成了?这种仪器又不是复杂而不可制造的。而实际上我们的确可以装上这种仪器。但是,一旦我们试图测定电子究竟通过了哪条缝时,我们永远只会在其中的一处发现电子。两个仪器不会同时响电子是一个粒子,它每次只能通过一条狭缝,奇妙的是,一旦我们展开这种测量的时候,干涉条纹也就消失了。哥本哈根的解释认为人意识的参与导致了电子波函数的坍缩。
(以下内容选自参考资料《上帝掷骰子吗——量子物理史话》,)
我们无法准确地定义一个“观测者”!一个人和一台照相机之间有什么分别,大家都说不清道不明,于是给“意识”乘隙而入。而把我们逼到不得不去定义什么是“观测者”这一步的,则是那该死的“坍缩”。一个观测者使得波函数坍缩?这似乎就赋予了所谓的观测者一种在宇宙中至高无上的地位,他们享有某种超越基本物理定律的特权,可以创造一些真正奇妙的事情出来。
真的,追本朔源,罪魁祸首就在暧昧的“波函数坍缩”那里了。这似乎像是哥本哈根派的一个魔咒,至今仍然把我们陷在其中不得动弹,而物理学的未来也在它的诅咒下显得一片黯淡。拿康奈尔大学的物理学家科特•戈特弗雷德(Kurt Gottfried)的话来说,这个“坍缩”就像是“一个美丽理论上的一道丑陋疤痕”,它云遮雾绕,似是而非,模糊不清,每个人都各持己见,为此吵嚷不休。怎样在观测者和非观测者之间划定界限?薛定谔猫的波函数是在我们打开箱子的那一刹那坍缩?还是它要等到光子进入我们的眼睛并在视网膜上激起电脉冲信号?或者它还要再等一会儿,一直到这信号传输到大脑皮层的某处并最终成为一种“精神活动”时才真正坍缩?如果我们在这上面大钻牛角尖的话,前途似乎不太美妙。
那么,有没有办法绕过这所谓的“坍缩”和“观测者”,把智能生物的介入从物理学中一脚踢开,使它重新回到我们所熟悉和热爱的轨道上来呢?让我们重温那个经典的双缝困境:电子是穿过左边的狭缝呢,还是右边的?按照哥本哈根解释,当我们未观测时,它的波函数呈现两种可能的线性叠加。而一旦观测,则在一边出现峰值,波函数“坍缩”了,随机地选择通过了左边或者右边的一条缝。量子世界的随机性在坍缩中得到了最好的体现。
要摆脱这一困境,不承认坍缩,那么只有承认波函数从未“选择”左还是右,它始终保持在一个线性叠加的状态,不管是不是进行了观测。可是这又明显与我们的实际经验不符,因为从未有人在现实中观察到同时穿过左和右两条缝的电子,也没有人看见过同时又死又活的猫(半死不活,奄奄一息的倒有不少)。事到如今,我们已经是骑虎难下,进退维谷,哥本哈根的魔咒已经缠住了我们,如果我们不鼓起勇气,作出最惊世骇俗的假设,我们将注定困顿不前。
如果波函数没有坍缩,则它必定保持线性叠加。电子必定是左/右的叠加,但在现实世界中从未观测到这种现象。
有一个狂想可以解除这个可憎的诅咒,虽然它听上去真的很疯狂,但慌不择路,我们已经是nothing to lose。失去的只是桎梏,但说不定赢得的是整个世界呢?
是的!电子即使在观测后仍然处在左/右的叠加,但是,我们的世界也只不过是叠加的一部分!当电子穿过双缝后,处于叠加态的不仅仅是电子,还包括我们整个的世界!也就是说,当电子经过双缝后,出现了两个叠加在一起的世界,在其中的一个世界里电子穿过了左边的狭缝,而在另一个里,电子则通过了右边!
波函数无需“坍缩”,去随机选择左还是右,事实上两种可能都发生了!只不过它表现为整个世界的叠加:生活在一个世界中的人们发现在他们那里电子通过了左边的狭缝,而在另一个世界中,人们观察到的电子则在右边!量子过程造成了“两个世界”!这就是量子论的“多世界解释”(Many Worlds Interpretation,简称MWI)。
要更好地了解MWI,不得不从它的创始人,一生颇有传奇色彩的休•埃弗莱特(Hugh Everett III,他的祖父和父亲也都叫Hugh Everett,因此他其实是“埃弗莱特三世”)讲起。1930年11月9日,爱因斯坦在《纽约时报杂志》上发表了他著名的文章《论科学与宗教》,他的那句名言至今仍然在我们耳边回响:“没有宗教的科学是跛足的,没有科学的宗教是盲目的。”两天后,小埃弗莱特就在华盛顿出生了。
埃弗莱特对爱因斯坦怀有深深的崇敬,在他只有12岁的时候,他就写信问在普林斯顿的爱因斯坦一些关于宇宙的问题,而爱因斯坦还真的复信回答了他。当他拿到化学工程的本科学位之后,他也进入了普林斯顿攻读。一开始他进的是数学系,但他很快想方设法转投物理。50年代正是量子论方兴未艾,而哥本哈根解释如日中天,一统天下的时候。埃弗莱特认识了许多在这方面的物理学生,其中包括玻尔的助手Aage Peterson,后者和他讨论了量子论中的观测难题,这激起了埃弗莱特极大的兴趣。他很快接触了约翰•惠勒,惠勒鼓励了他在这方面的思考,到了1954年,埃弗莱特向惠勒提交了两篇论文,多世界理论(有时也被称作“埃弗莱特主义-Everettism”)第一次亮相了。
按照埃弗莱特的看法,波函数从未坍缩,而只是世界和观测者本身进入了叠加状态。当电子穿过双缝后,整个世界,包括我们本身成为了两个独立的叠加,在每一个世界里,电子以一种可能出现。但不幸的是,埃弗莱特用了一个容易误导和引起歧义的词“分裂”(splitting),他打了一个比方,说宇宙像一个阿米巴变形虫,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,一个虫子记得电子从左而过,另一个虫子记得电子从右而过。
惠勒也许意识到了这个用词的不妥,他在论文的空白里写道:“分裂?最好换个词。”但大多数物理学家并不知道他的意见。也许,惠勒应该搞得戏剧化一点,比如写上“我想到了一个绝妙的用词,可惜空白太小,写不下。”在很长的一段时间里,埃弗莱特的理论被人们理解成:当电子通过双缝的时候,宇宙神奇地“分裂”成了两个独立的宇宙,在一个里面电子通过左缝,另一个相反。这样一来,宇宙的历史就像一条岔路,每进行一次观测,它就分岔成若干小路,每条路对应于一个可能的结果。而每一条岔路又随着继续观察而进一步分裂,直至无穷。但每一条路都是实在的,只不过它们之间无法相互沟通而已。
假设我们观测双缝实验,发现电子通过了左缝。其实当我们观测的一瞬间,宇宙已经不知不觉地“分裂”了,变成了几乎相同的两个。我们现在处于的这个叫做“左宇宙”,另外还有一个“右宇宙”,在那里我们将发现电子通过了右缝,但除此之外一切都和我们这个宇宙完全一样。你也许要问:“为什么我在左宇宙里,而不是在右宇宙里?”这种问题显然没什么意义,因为在另一个宇宙中,另一个你或许也在问:“为什么我在右宇宙,而不是左宇宙里?”观测者的地位不再重要,因为无论如何宇宙都会分裂,实际上“所有的结果”都会出现,量子过程所产生的一切可能都对应于相应的一个宇宙,只不过在大多数“蛮荒宇宙”中,没有智能生物来提出问题罢了。
这样一来,薛定谔的猫也不必再为死活问题困扰。只不过是宇宙分裂成了两个,一个有活猫,一个有死猫罢了。对于那个活猫的宇宙,猫是一直活着的,不存在死活叠加的问题。对于死猫的宇宙,猫在分裂的那一刻就实实在在地死了,不要等人们打开箱子才“坍缩”,从而盖棺定论。
从宇宙诞生以来,已经进行过无数次这样的分裂,它的数量以几何级数增长,很快趋于无穷。我们现在处于的这个宇宙只不过是其中的一个,在它之外,还有非常多的其他的宇宙。有些和我们很接近,那是在家谱树上最近刚刚分离出来的,而那些从遥远的古代就同我们分道扬镳的宇宙则可能非常不同。也许在某个宇宙中,小行星并未撞击地球,恐龙仍是世界主宰。在某个宇宙中,埃及艳后克娄帕特拉的鼻子稍短了一点,没有教恺撒和安东尼怦然心动。那些反对历史决定论的“鼻子派历史学家”一定会对后来的发展大感兴趣,看看是不是真的存在历史蝴蝶效应。在某个宇宙中,格鲁希没有在滑铁卢迟到,而希特勒没有在敦刻尔克前下达停止进攻的命令。而在更多的宇宙里,因为物理常数的不适合,根本就没有生命和行星的存在。
严格地说,历史和将来一切可能发生的事情,都已经实际上发生了,或者将要发生。只不过它们在另外一些宇宙里,和我们所在的这个没有任何物理接触。这些宇宙和我们的世界互相平行,没有联系,根据奥卡姆剃刀原理,这些奇妙的宇宙对我们都是没有意义的。多世界理论有时也称为“平行宇宙”(Parallel Universes)理论,就是因为这个道理。
宇宙的“分裂”其实应该算是一种误解,不过直到现在,大多数人,包括许多物理学家仍然是这样理解埃弗莱特的!这样一来,这个理论就显得太大惊小怪了,为了一个小小的电子从左边还是右边通过的问题,我们竟然要兴师动众地牵涉整个宇宙的分裂!许多人对此的评论是“杀鸡用牛刀”。爱因斯坦曾经有一次说:“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。”这话他本来是对着哥本哈根派说的,不过的确代表了许多人的想法:用牺牲宇宙的代价来迎合电子的随机选择,未免太不经济廉价,还产生了那么多不可观察的“平行宇宙”的废料。MWI后来最为积极的鼓吹者之一,德克萨斯大学的布莱斯•德威特(Bryce S. DeWitt)在描述他第一次听说MWI的时候说:“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个略有缺陷的自我拷贝贝,都在不停地分裂成进一步的拷贝,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……”对于我们来说,也许接受“意识”,还要比相信“宇宙分裂”来得容易一些!
不难想象,埃弗莱特的MWI在1957年作为博士论文发表后,虽然有惠勒的推荐和修改,在物理界仍然反应冷淡。埃弗莱特曾经在1959年特地飞去哥本哈根见到玻尔,但玻尔根本就不想讨论任何对于量子论新的解释,也不想对此作什么评论,这使他心灰意冷。作为玻尔来说,他当然一生都坚定地维护着哥本哈根理论,对于50年代兴起的一些别的解释,比如玻姆的隐函数理论(我们后面要谈到),他的评论是“这就好比我们希望以后能证明2×2=5一样。”在玻尔临死前的最后的访谈中,他还在批评一些哲学家,声称:“他们不知道它(互补原理)是一种客观描述,而且是唯一可能的客观描述。”
受到冷落的埃弗莱特逐渐退出物理界,他先供职于国防部,后来又成为著名的Lambda公司的创建人之一和主席,这使他很快成为百万富翁。但他的见解——后来被人称为“20世纪隐藏得最深的秘密之一”的——却长期不为人们所重视。直到70年代,德威特重新发掘了他的多世界解释并在物理学家中大力宣传,MWI才开始为人所知,并迅速成为热门的话题之一。如今,这种解释已经拥有大量支持者,坐稳哥本哈根解释之后的第二把交椅,并大有后来居上之势。为此,埃弗莱特本人曾计划复出,重返物理界去做一些量子力学方面的研究工作,但他不幸在1982年因为心脏病去世了。
在惠勒和德威特所在的德州大学,埃弗莱特是最受尊崇的人之一。当他应邀去做量子论的演讲时,因为他的烟瘾很重,被特别允许吸烟。这是那个礼堂有史以来唯一的一次例外。
在《上帝掷骰子吗——量子物理史话》,作者还用了两个篇幅的内容解释了WMI,我就不一一粘贴了,您有兴趣的话网络上可以所寻到这本书。特别是关于这个理论的前因后果,读完后一定会有一个相当全面的收获。
量子纠缠到底是什么呢
一提起量子纠缠,相信很多朋友都听说过。这个概念是量子力学里面的,当我们研究微观世界就会用到这个概念,但是量子纠缠到底是什么?今天我来谈谈这个问题。
首先要明白微观世界和我们宏观世界有一个很大差别,微观世界里面一切都是概率,这个我在前面的文章中已经反复提到过。什么叫一切都是概念?就是说一个微观粒子此时在哪不知道,只能说在某某位置的概率是多少,一个微观粒子此时速度是多少不知道,只能说速度是某某的概率是多少。所以当微观世界一切用概率来解释,就使得我们对微观世界的预测出现了“不确定性”。
这里有一个关键大家要注意,比如当微观粒子未被观察前,到底处于啥状态我们并不知道,这里就有两种可能,第一种就是微观粒子处于一个固定的位置和一个固定的速度,第二种是微观粒子处于所有位置并拥有多种速度。这两种可能哪种可能性更大?不言而喻,肯定是第一种。因为我们的宏观世界就是属于第一种,当你观察一个小球之前,小球肯定是拥有一个固定的位置和速度的,你观察后只是“发现”了小球的参数而已,换言之你不去观察,小球此刻的速度和位置肯定也是不会变化。这就是宏观世界的确定性特征。
但是到了微观世界,物体被观察前却处于刚刚说的第二种可能性,也就是微观物体处于任意位置并拥有任意速度。但是这种类似超能力的状态我们如何表达呢,于是物理学家发明了一个概念“叠加态”,表示被观察前微观粒子处于多种状态的叠加,每个状态都分到一定的概率。这样一来概率和叠加态就能结合起来一起完整得描述微观物体了。
那么量子纠缠是如何产生的呢?其实就起源于这个叠加态,叠加态的出现使得微观粒子被观察前可以拥有多个位置和速度,相当于微观世界自己出现了多个分身,每个分身都拥有一个位置和速度。但是这个分身状态会在你观察的一瞬间马上消失,变成一个微观粒子且只拥有一个位置和速度。也就是说你对其的观察会导致这种“分身状态”消失,变成我们宏观世界能理解的一个固定态(也叫本征态)。
那么为啥这个过程会产生量子纠缠呢?因为当你未观察前,微观粒子虽然同时处于多个位置,但是每个位置分到的概率值不同,这些概率值和位置信息有密切关系,可通过薛定谔方程求解出来。但是你一旦去观察,假设找到了微观粒子正在A处,那么A处出现微观粒子的概率值瞬间变为100%,其余地方概率值瞬间变为0%。也许你对这个概率值的突变不会觉得好奇,因为已经知道微观粒子在A处,那肯定A处概率值是100%,其余地方变为0%,我们宏观世界不也是这样的吗?
如果你这样理解,的确没错,但是问题的关键在于这里出现了概率值的突变。假设此时A位置和其余位置相隔很远很远会发生啥情况?你去观察A处,很远处的概率值也会瞬间变为0%,也就是说你对A位置的某个操作,竟然超越了时间和空间的限制,瞬间影响到了远在天边的地方的状况。
这种瞬间作用是不符合爱因斯坦“光速上限”规则的。有了这种瞬间改变远方概率值的能力,那么就会出现一种情况,比如一个光子经过BBO设备(BBO可以使得一个光子分开成2个能量减半的光子),就会产生2个光子,这两个光子就会出现所谓“纠缠态”,我们假设其中一个叫A光子,另一个叫B光子,在你们对这两个光子进行观察前,这两个光子都处于叠加态,当你对A光子进行检测,发现A光子是偏振向上,那么这个检测过程会瞬间影响到B光子,让B光子的偏振变为向下。也就是说对A的测量已经直接影响到了B,这就是量子纠缠。
但是以爱因斯坦为首的众多科学家并不认可这个瞬间作用,认为肯定是有某种隐变量未被我们发现,而且这个作用也是需要花费时间的。所以有很多物理学家开始研究这个纠缠态的内在机理,企图从原理上说明纠缠态的瞬间作用是不存在的,纠缠态的作用过程肯定是有一套自己的内在机理。无数科学家抓狂的研究,但是也没能找到这个内在机理,其实目前的科学实验已经证明了这个纠缠态的瞬间作用的确是存在的,也就是说对A测量的确是瞬间影响到了B,这个影响过程没有花费时间。
但是纠缠态是如何瞬间影响远在天边的地方,这个目前科学家尚无定论的,但是至少我们明白一点,利用量子纠缠,我们可以向远在天边的人们传递一些信息,比如我对A输入01001,那么纠缠态的另一边就会收到10110,这个传递过程没有传递有质量的物体,却传递了信息,为我们的沟通手段提供了一种全新的方式。
量子力学到底是什么,它从何而来
量子力学就是一门经典物理学科。通俗地讲,量子力学是物理学中的一门基础学科,主要用来研究世界上的微观粒子运动的变化规律,是物理学中的基础理论之一。量子力学是很多科学家共同研究出来的成果,这门学科凝聚了很多科学家的心血,如薛定谔、玻尔等。
一、量子力学的概念量子力学属于力学的一种,顾名思义,是物理学中的一个重要板块。它的研究对象主要是微观粒子,比如原子、分子。量子力学可以研究它们的凝聚、激发状态和基本性质,它与相对论一起,构成了现代物理学的理论基础。量子力学主要包括原子物理学,固体物理学,粒子物理学等相关学科。
二、量子力学的发展历史量子力学是一门现代物理学科,它的产生大概距今有100多年了。20世纪初,量子力学在旧量子论的基础上,由众多的科学家一起被研究和创造了出来。这些科学家包括普朗克,玻尔,薛定谔,泡利,费米,德布罗意,海森堡,爱因斯坦等。量子力学是所有研究和付出心血的相关科学家们的共同成果,开启了现代物理的新方向。
三、量子力学的应用意义量子力学的产生对现代生活与科学发展都具有着重大的意义和作用。它对固体物理学,化学、化工材料等学科都起到了规范作用。而且在生活中,有很多装置与技术都利用了量子力学的物理原理,比如激光、核磁共振、显微镜、半导体制造等。它对提高人们的生活质量,促进科技发展有着重大的物理学意义。
读者朋友们,你们听懂了关于量子力学的原理了吗?如果有什么不懂的,欢迎在评论区留言,我们一起讨论。
以上就是今天的内容分享,想要了解更多的微观元宇宙是什么概念,多元宇宙是什么意思的伙伴,可以多多关注小编哦。

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