《從地球出發》科普課堂:量子波動分裂平行宇宙,無數版本的你生活在不同時空


《從地球出發》科普課堂:量子波動分裂平行宇宙,無數版本的你生活在不同時空

平行宇宙是否存在?這絕對是物理學界的熱門問題之一,不僅科學家們進行著各種研究,很多人也深感好奇,特別是很多以“平行宇宙”為題材的影視作品,更是喚起了人們的好奇心。想要知道在未知的空間裡,是否存在一個截然不同的自己?本期江蘇衛視《從地球出發》科普課堂,與你一起探討。

什麼是平行宇宙?用以解釋量子力學不確定性

在很多科幻類作品中,經常會出現平行宇宙這一概念:在人類生活的宇宙之外,還存在無數相似卻又不一樣的宇宙。也就是說,生活在地球上的你僅僅是生活在一個多元宇宙的小分支中,而出現在你生活中的事情不僅僅在你的身邊出現,在遙遠的宇宙中也會有一處甚至多處出現相同的情境。

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那麼,到底什麼是平行宇宙?李永樂認為,從物理學上講,平行宇宙主要是為了解釋量子力學的不確定性和概率性。在20世紀50年代,有的物理學家在觀察量子的時候,發現每次觀察的量子狀態都不相同。而由於宇宙空間的所有物質都是由量子組成,所以科學家們推測:既然每個量子都有不同的狀態,那麼宇宙也有可能並不只是一個,而是由多個類似的宇宙組成。

平行宇宙是否存在?薛定諤的貓給出佐證

在袁嵐峰看來,對於普通量子力學預測的量子宇宙,最具代表性的實例就是“薛定諤的貓”:將一隻貓關在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器裡。鐳的衰變存在幾率,如果鐳發生衰變,會觸發機關打碎裝有氰化物的瓶子,貓就會死;如果鐳不發生衰變,貓就存活。問題是,如果不打開盒子進行觀察,就不能夠確定貓的死活。在量子力學中,描述這隻“即死又活”的貓可以用一個波函數來表示,當人類觀察它時,它就會坍縮為確定的狀態。但根據粒子可以同時存在於不同地方的特徵,如果看到是活著的貓,那麼或許存在另一個宇宙,那裡的貓已經死了。

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這也說明,當觀察或者測量周圍的世界時,都會有量子事件發生,進而分裂處大量的平行宇宙,而我們自己也會被分裂。每個選擇都會使宇宙分裂,每種可能都會發生在不同的宇宙中。這意味著,只要有一點點微小的量子變化,未來的進程就都會發生改變。

蝴蝶效應、平行宇宙有何聯繫?對同一問題的不同理解

蝴蝶效應是指在一個動力系統中,初始條件下微小的變化能帶動整個系統的長期的巨大的連鎖反應。它是一種混沌現象,說明了任何事物發展均存在定數與變數,事物在發展過程中的發展軌跡有規律可循,同時也存在不可測的“變數”,往往還會適得其反。一個微小的變化也能影響事物的發展,證實了事物的發展具有複雜性。

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那麼,蝴蝶效應和平行宇宙有什麼區別和聯繫?李永樂給出解釋:早上起來趕公交車,但是差一秒沒趕上,結果這一天都非常不順,進而工作也丟了,這個叫蝴蝶效應。但平行宇宙則是:在一個世界裡趕上了公交車,在另一個世界是沒趕上公交車。二者是對同一個問題的兩種不同理解。

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平行宇宙理論對生活有何影響?讓人類生活更積極

平行宇宙究竟會給生活帶來怎樣的影響?李永樂解釋道:1814年,法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯提出一種科學假說“拉普拉斯妖”。此“生物”知道宇宙中每個原子確切的位置和動量,能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程,過去以及未來。這就構成一種“宿命論”,即人類無需努力,因為未來是完全確定的。假如這樣的“妖”存在,便可以告訴你:何時會賺多少錢,何時會遇到車禍,何時會死亡……作為人來說,便喪失了主觀能動性。

而在科幻劇《平行危機》中,卻展示了另一種觀點:生活是量子化的,有很多不確定性,未來如何發展取決於現今的選擇。“就像影片中看到的,有一個周小雅懊惱過去,有一個周小雅憎恨現在,有一個周小雅願意改變未來,不同選擇造成不同的分岔。雖然宇宙有很多種,但你願意去選擇哪一種呢?如果持這種觀點,可能就會變成一個更加積極的人。”李永樂說道。

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