从《彗星来的那一夜》浅谈量子力学

《从《彗星来的那一夜》浅谈量子力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《彗星来的那一夜》在一个静得有些诡异阴森的夜晚，年轻女子艾米丽驱车来到朋友家参加聚会。此前她一边开车一边和男友打电话，然而通话突然中断，她的手机屏也莫名其妙出现裂痕。这一事件让艾米丽的心中升起隐隐不安，因为当晚一颗彗星刚好接近地球，一个很久之前听过的传说使她对彗星的到来有着不祥的预感。稍后，朋友们落座，大家彼此交谈，叙说近况，虽然言语中有着许多莫名其妙、蹊跷反常的线索，然而均被一带而过。突然间，灯光尽灭。当光明重新来临时，众人发现附近只有一户人家还在亮灯，而亮灯人家里坐着的竟是他们自己……薛定谔的猫它由奥地利物理

2、学家薛定谔于1935年提出的有关猫既是死的又是活的著名思想实验的名字，它描述了量子力学的真相：粒子的某些特性无法确定，直到测量外力迫使它们选择。整个实验是这样进行的：在一个盒子里有一只猫，以及少量放射性物质。在一小时内，大约有50%的概率放射性物质将会衰变并释放出毒气杀死这只猫，剩下50%的概率是放射性物质不会衰变而猫将活下来。“薛定谔的猫”，让很多人迷惑的多半是在人开门观察之前，猫所处的那种不死不活又死又活的状态。其实，这种状态虽然诡异，但理论上总可以用一个波函数来表示。这个波函数在物理学家眼中具有很好的性质，

3、因为它随时间的变化遵循薛定谔方程。门一开，“诡异”的状态立刻解除，我们得到了一个确定的状态：死或者活。开门瞬间猫的状态改变了，这意味着猫的波函数也有了一个突变，这个突变几乎是瞬时的，且不遵循薛定谔方程，是一种看上去由我们的观察（测量）而导致的突如其来的变化——这种由测量导致的突变才是更诡异的地方。薛定谔的猫是死是活我们无法知道，所以有人提出平行宇宙的理论，认为一个世界猫是活的状态，一个世界猫是死的状态。介绍平行宇宙之前让我们先来看一个著名的“祖母悖论”。如果我们通过时空隧道回到了过去，遇见了我们的祖母，而我们又不

4、幸的害死了祖母，那么既然祖母在年轻的时候就死了，未来的我又从哪里来？既然没有了我，我又怎么会回到过去害死祖母？这样便产生了一个悖论。在这一理论中，世界不是只有一个，而是有许多平行的世界存在，按照如今的历史过程：罗马帝国时代、大英帝国时代、工业时代、第一次世界大战、第二次世界大战、电脑网络普及……如果将整个工业时代去掉，那至此以后的历史轨迹将会得到巨大的改变，或者两次世界大战都不会出现，又或者世界大战将会在我们的另外一个平行的世界里存在，也就是说另外一个世界如今的我们可能正在遭受着战争的阴影。这个时候“外祖母悖论”

5、就有了合理的解释：一个人可以回到过去杀死自己的外祖母，但这将导致世界进入两个不同的（历史；或者说时间线）轨道，一条中有那个人（原先的轨道），而另一条中没有那个人。因此，平行宇宙的概念就孕育而出。平行宇宙就是为解决问题而提出的一种假设。根据多世界的理论，每当记录下一个观测结论或者做出一个决定时，就会出现一个道路分支。那当然，世界更寸步的分裂发生在量子层，即使原子中的一个电子从一个能量级变化至另一个能量级，或者说两个电子自旋的方向不一致也会导致不同的可能性发生而所有不同的可能性分裂出一个宇宙。平行宇宙是指从某个宇宙中

6、分离来，平行宇宙与原宇宙平行存在着的既相似又不同的其他宇宙。在这些宇宙中，也有和我们的宇宙以相同的条件诞生的宇宙，还有可能存在着和人类居住的星球相同的、或是具有相同历史的行星，也可能存在着跟人类完全相同的人。同时，在这些不同的宇宙里，事物的发展会有不同的结果：在我们的宇宙中已经灭绝的物种在另一个宇宙中可能正在不断进化，生生不息。有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻，它们可能处于同一空间体系，但时间体系不同，就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车；它们有可能处于同一时间体系，但空间体系不同，就好像同时行驶在立交桥

7、上下两层通道中的小汽车。“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。暗物质维持着虫洞出口的敞开。虫洞可以把不同平行宇宙相互连接起来，并提供时间旅行的可能性。虫洞也可能是连接黑洞和白洞的时空隧道，所以也叫"灰道"。理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道，就像是大海里面的漩涡，是无处不在但转瞬即逝的。这些时空漩涡是由星体旋转和引力作用共同造成的。就像漩涡能够让局部水面跟水底离得更近一样，能够让两个相对距离很远的局部空间瞬间离得很近。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开，也有人假设如果存在一种叫做幻影物质（Pha

8、ntommatter）的奇异物质的话，因为其同时具有正能量和负质量，因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据。为了与其他种类的虫洞进行区分，一般通俗所称“虫洞”应被称为“时空洞”。霍金说,虫洞就在我们周围,只是小到肉眼无法看见。宇宙万物都会出现小孔或裂缝,时间也有细微的裂缝和空隙,比分子、原子还要小的空隙被称作“量子泡沫”,而虫洞就存