大群第二季 已完结 共11集

分类:欧美剧 美国2018

主演:丹·史蒂文斯 瑞秋·凯勒 奥布瑞·普拉扎

导演:蒂姆·米兰特斯

当年,《彗星来的那一夜》曾掀起过的量子物理与薛定谔的猫大量讨论,第六集这一多世界理论立马让我回想到了这一经典电影的场面。

所谓多世界理论,其实是1957年,休·艾弗雷特提出的对薛定谔的猫这一实验的一种解释。

薛定谔的猫实验

把一只猫、一个装有氰化氢气体的玻璃烧瓶和放射性物质放进封闭的盒子里。当盒子内的监控器侦测到衰变粒子时,就会打破烧瓶,杀死这只猫。根据量子力学的哥本哈根诠释,在实验进行一段时间后,猫会处于又活又死的叠加态。可是,假若实验者观察盒子内部,他会观察到一只活猫或一只死猫,而不是同时处于活状态与死状态的猫。这事实引起一个谜题:到底量子叠加是在什么时候终止,并且塌缩成两种可能状态中的一种状态?

1957年,休·艾弗雷特提出了量子力学的多世界诠释,它不把观察作为一个特殊的过程。按照多世界诠释,当盒子被打开后,猫的活状态和死状态都仍旧延续不断,但彼此之间发生了退相干。换句话说,当盒子被打开的时候,观察者和猫的纠缠态被割离为两个分支:观察者看着盒子里的死猫,和观察者看着盒子里的活猫。但是由于活和死的状态发生了退相干,它们之间不会出现有效的信息交流或相互作用。 当观察者打开盒子之时,观察者会和猫发生纠缠。对应于猫的活状态和死状态的观察者状态因此分别形成。每个观察者状态与猫发生了纠缠,所以“对猫状态的观察”和“猫的状态”彼此相互对应。量子退相干保证了不同的结果之间没有相互作用。同样的量子退相干机制对于一致性历史(consistent histories)诠释也很重要。在这诠释中,只有“死猫”或“活猫”可以作为一致性历史的一部分。 但是,这种多世界理论一直不是主流观点,但是对于影视作品来说,这却是一个百试不爽的爆点。

量子力学诠释中最被普遍支持的是哥本哈根诠释。按照哥本哈根诠释,当观察发生时,系统不再处于两种状态的叠加态,转而坍缩为其中任意一种状态。薛定谔的思想实验清楚地显露出一个事实,即在这种诠释里,测量或观察的概念并没有被良好定义。这思想实验可以被诠释为,当盒子仍旧是封闭的时候,系统同时存在于“衰变的原子/死猫”和“未衰变的原子/活猫”这两种状态的叠加态,只有当盒子被打开,进行观察时,波函数坍缩为其中任意一种状态。然而,与哥本哈根诠释有密切渊源的量子大师尼尔斯·玻尔从来都不认同观察引起的波函数坍缩这概念。薛定谔猫对他来说并不是什么谜题,在盒子被一个有意识观察者打开之前,猫早已不是死的就是活的了。 对于真实实验的分析显示,测量本身(如用一个盖格计数器)就足以使量子波函数坍缩,早在一个有意识的观察者对测量结果进行观察之前。在原子放射出的粒子击中探测器时,“观察”就已经发生了,这种看法可以发展成为客观坍缩理论。这思想实验需要侦测器的无意识观察才会出现放大效应。与之对比,多世界理论否认曾经发生任何坍缩。

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