量子物理最基本的觀點是所有粒子具備波粒二象性,即所有粒子又是粒子又是波,以薛定諤方程所描述的粒子波在三維空間以一定的概率出現在規范場的任意空間內,比如電子就以波函數方式繞電子核轉動并隨時出現在任意位置,波的可能出現位置可形象的比喻成電子云。
電子云
為了解釋該現象,上世紀出現了量子多宇宙理論,即粒子所在微觀空間內是多宇宙,每一次對粒子的測量都對應一個宇宙,具有不同的時空,所以導致每次測量結果不同。先說結論,量子多宇宙論是有缺陷的。
經典量子物理的解釋,每一次對粒子的動量和位置的測量,都是使用電子儀器發射光子或電子去撞擊待觀測粒子的,由于儀器自身電磁場(光也是電磁波哈)的干擾,影響了粒子自身,被測量粒子波的動量和波形會改變,此時波函數坍塌表現出粒子特性,這就是量子力學的退相干理論。上述測量的同時,粒子的動量和位置遵從測不準原理,x*p>=h/2,x是粒子一維的位置,p是粒子動量,h是普朗克常數。即動量p測量的越準,位置x就越不準,反之亦然。造成該現象的原因除了上面說過儀器干擾,還用一個重要原因是發射的粒子與被觀測粒子撞擊的速度和角度都不相同,撞擊后的光子散射速度和角度也不同。如果使用電子去撞擊,還要考慮電子自旋磁矩的影響。
多宇宙
回到話題,量子尺度的多宇宙論實際上是將觀察者或說觀測儀器同時引入了多維時空,即不同的觀察者處于不同的時空坐標中,被觀測的電子運動的時間—空間位置在不同的時空中投影成不同的矢量,那么每一個時空得出的結論是不同的,比如我們觀測到的電子在XYZ空間坐標和時間坐標就存在三個各不相同投影,這有點像蘇軾觀察廬山得出“遠看成嶺側成峰”的結論。這實際上是將不同參考坐標的概念偷換成了不同宇宙的概念,正確的理解是觀察者的角度不同,但每一個觀察者都處于同一宇宙或時空的不同參考坐標系,每個坐標只能觀察到粒子的一維的運動軌跡,利用拉普拉斯變化對多個一維軌跡的復合函數求時間的偏導就可以得出三維空間的波形,這不是轉一圈又回到了剛剛所描述的量子力學經典理論了嘛。
而且在符合狹義相對論的常規量子場范圍內,粒子質量和運動速度的增減而引起時間的改變是極其有限的,多宇宙對時間的描述是無法確定的,完全依賴不同宇宙或者觀察視角而有不同的時間熵增。
在量子如此微小的空間內,由被觀測粒子—觀察者組成的體系中,存在無數個宇宙,聽起來有點扯了,研究個電子干嘛拉上整個宇宙,難道作為觀察者的物理學家也身處多宇宙之中,那么不同時空的物理學家必然擁有不同的時空體系和觀察準則,得出不同的結論是必然的,這似乎走上了唯心的論點。
量子多宇宙論不僅在哲學上存疑,而且根本無法通過物理實驗證明其正確性。而經典量子物理的退相干和測不準原理通過實驗可以證明,就是通過對多個粒子做多次測量,再通過數學統計可以計算出粒子波動位置的概率。
當然,量子多宇宙論可以解釋量子隧穿和量子糾纏這類超時空現象,所以還有其繼續存在的必要。
至于涉及到星系宇宙級別的多宇宙和平行宇宙的推論,有愛因斯坦和霍金等物理大師的參與,反對者相對較少,這是另外一個話題了。
多維時空
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