量子万物理论——宇宙波函数

当我们不只是将量子力学用于单个光子,也用于整个宇宙时,也许量子理论的最终实现将会到来。斯蒂芬·霍金被薛定浮的猫问题困扰了很久,他说:“每当我一听到猫,就想伸手掏枪。”他提出了他自己对这个问题的解决方案,找到一个整个字宙的波函数,如果整个字宙是波函数的一部分,那么就没有必要一定要有一个观察者(他必须存在于宇宙之外)。

量子万物理论——宇宙波函数

在量子理论中,每个粒子都与一个波相连。这个波又反过来告诉我们在任何一点找到粒子的概率。然而,字宙在它很年轻的时候比一个亚原子的粒子还小因此,也许宇宙本身有一个波函数。因为电子可以同时处于很多状态,又因为宇宙曾经比一个电子还小,所以也许宇宙也同时存在很多由超级波函数描述的状态。

量子万物理论——宇宙波函数

这是多世界理论的一个变种。它不需要调用能够一瞬间观察整个宇宙的观察者。但是霍金的波函数与薛定谔的波函数完全不同。在薛定谔的波函数中,空间-时间中的每一点都有一个波函数。在霍金的波函数中,每一个宇宙有一个波。薛定谔的波函数描述电子的所有可能的状态,霍金引进的波函数代表宇宙的所有可能的状态。在普通的量子力学中,电子存在于普通的空间中。然面,在字宙的波函数中,波函数存在于“超空间”中,即存在于惠勒引进的所有可能的宇宙空间中。

量子万物理论——宇宙波函数

这个主要的波函数(所有波函数之母)不服从薛定谔方程(它只对单个电子成立),而是服从惠勒德威特方程(它对所有可能的宇宙成立)。在20世纪90年代早期,霍金写道:他能够部分解他的宇宙波函数,并指出最可能存在的宇宙是宇宙常数为零的宇宙。这篇文章引起相当多的争论,因为它依赖于所有可能的宇宙虫洞。(想象漂浮在空气中的无限大的肥皂泡海洋,这些肥皂泡全部都用细丝或虫洞连接然后将所有的肥皂泡加在一起。)

最后,人们对霍金的雄心勃勃的方法产生了怀疑。有人指出,将所有可能的宇宙求和,在数学上是不可靠的,至少在得出指导我们的“万物理论”之前是这样。批评家争论说:在万物理论产生之前,人们不能真正相信有关时间机器虫洞、瞬间大爆炸和宇宙波函数的任何计算。

量子万物理论——宇宙波函数

​然而,今天有很多物理学家相信:我们已经最终发现了万物理论,尽管还不是最终的形式。这个万物理论就是弦理论或M理论。这个理论能让我们像爱因斯坦相信的那样“解读上帝的心思”吗?


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