神秘的“叠加态”是怎么一回事?我们能穿越回过去吗?

偶然性的本质是无限性,无限性必然意味着偶然性。世界的无限性,决定了未来的偶然性。换句话说就是,未来不是注定的!所以,偶然性与因果律并不矛盾。相反,偶然性与世界有限是矛盾的。

试想,一个万事都已注定的世界,不正是一个没有变化的世界吗?如果整个世界都是毫无变化的,那么,世界的存在与不存在又有什么区别呢?

未来和过去完全一样,等效于未来是不存在的。因此,一个一切都注定的世界,不仅是毫无生气的,实际上也是不可能存在的。所以,一个真实的世界,其未来必然不能是注定的。换句话说,真实的世界的未来,必然是偶然的。因此,真实世界必然是无限的。

对于每一个观察者,事件的未来,是不确定的,拥有多个可能性;而过去,则是唯一的,其已经发生。在众多的未来中,到底哪一个能实现,取决于现在这一时刻的观察。受到无限的原因的影响,存在的下一刻变化则是未确定的。

决定论的世界一切都是注定的。你可以想象,我们的世界是一副包含时间维度的四维图画,从第五维度看来,这幅四维图画中的内容实际是静止不动的。也就是说,作为这幅图画中的人,你的一切行动都在这幅图画之中。因此,过去、现在、未来,都是某种假象,自由意志也是不可能的。

决定论的世界是没有意义的世界。一切早已注定,人类的生存和挣扎,快乐和悲伤,皆是画中的虚影,没有任何意义。这等于说,我们这个世界就是不真实的。

惠勒


1979年,在普林斯顿纪念爱因斯坦诞辰100周年的专题讨论会上,约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler,1911—2008)提出了延迟选择的思想。惠勒说,电子好像未卜先知,从刚一离开发射器的时候,就事先知道前面有探测它行进路径的仪器,所以就从波形态转变成粒子形态。既然如此,要是我们经过巧妙设计将观测仪器放到双缝的后面的位置,然后等电子离开双缝一段时间之后,再决定是否打开仪器,来记录电子的路径。这样电子之前是以粒子状态通过了一条小缝,还是以波的形态通过双缝,完全取决之后我们如何选择——开或关闭记录仪器。

延迟实验


在惠勒提出构想5年后,马里兰大学的的卡洛尔.阿雷(Carroll Alley)和其同事当真做了一个延迟实验,其结果证明,我们何时选择光子的“模式”,这对于实验结果是无影响的;与此同时慕尼黑大学的一个小组也作出了类似的结果。另一的实验,研究者使用意大利航天局的马泰拉激光测距天文台(MLRO)的装置分割了一束激光脉冲,再一次验证了延迟实验。

有人据此宣称,延迟实验证明:观察行为决定了过去量子运动的路径,也就是结果决定了原因,因此他们认为延迟实验证明了因果律是错误的。但这种解释其实是错误的,延迟实验的并未证明结果决定原因。因为按照决定论的解释,实验者是注定去做这个延迟实验的,因此,一切早已注定,一切都在因果之中。也就是说,一切都是注定的,电子早就被决定着会不会被观察。于是,延迟实验不但没有证明世界的偶然性,恰恰证明了决定论。

然而,事实上,这种解释与量子力学的原理根本是完全相反的。哥本哈根学派的整体论认为:“并没有一个过去预先存在着,除非它被现在所记录”。换句话说,量子运动的本质是偶然的,不确定的,在量子事件被观察到之前,量子处于一种神秘的叠加态中,直到观察使叠加态塌陷。

延迟实验并没有证明未来能改变过去,而是证明了叠加态的存在。

在没有观察之前,事件处于混沌之中。所谓两条路径,其实没有意义,在未观察前,光子处于叠加态中。

由于叠加态塌陷总是发生在观察之后,所以叠加态的存在,实际上表明了未来是不确定的。我们的观察,使不确定的未来事件变成确定的历史事件。而我们的观察,就是所谓的现在。我用一个图来说明这个观点。

观察将未来的叠加态转变为因果态


值得注意的是,在狭义相对论或量子力学的世界中,并不存在着一个客观的、属于整个宇宙的时间,而只有观察者的时间。不同的观察者有自己的时间。如果两个观察者互相联系紧密,他们的时间差就十分微小,可以忽略不计,日常中可以将二者看作同一个系统。

地球上的所有人之间的观察时差其实十分微小,一般情况下都可以忽略不计。只有两个观察者相距遥远,或速度差十分巨大,观察产生的时间差距才会变得明显。正如爱因斯坦狭义相对论指出的那样,不同运动状态的观察者,时间是不一样的。运动的相对速度,影响观察者接受信息的时间,因此时间于对每个观察者来说是各不相同。在我们运动速度与信息速度差距较大时,我们觉察不到这种差别,当我们的速度接近我们接受信息的速度时,这种时间上的差异就会变得比较明显。

信息的隔绝,也能让两个系统面对不同的时空。对于我们来说,薛定谔的猫是死是活,要等到打开盒子才知道。在没有打开盒子之前,猫处于叠加态中。可能死了,也可能还活着。但对于猫来说,当它受到辐射影响的那一刻起,它就已经成为因果链中的一份子。只是对于盒子外的人们来说,在观察前猫还处于叠加态中。

对每一个观察者来说,未来永远处于叠加态中,存在着许多不同的可能性。现在的观察使得叠加态塌陷成为因果态。于是,观察者会发现,对他来说,一切过去都是因果态的。也就是说,当我们研究历史时,我们能为每一个历史事件找到原因。但当我们预测未来时,未来却在一片混沌之中。而且,人类永远不能驱散全部的混沌。因为,混沌本性并非未知,而是事情还未确定。

事件没有被观察之前处于叠加态,观察之后处于因果态,事件总是处于从叠加态向因果态的塌陷之中。所谓叠加态并不是真的有很多平行宇宙,应该描述为未来有多种可能性,并且我们的理性能评估事件发生的概率。而过去一切事件都为因果态,并不表明未来一切都是注定的,只是表明已经被观察的事件不可更改。

再次强调,我这里所指的观察,实际上是指观察者接受了观察对象的某一种影响,并因此而有所变化。观察者不一定是人类控制的实验装置,也可能是任何存在,只要那物因受到影响而有所改变。叠加态在两个系统的信息互相影响的那一刻转变为了因果态。这个叠加态转变为因果态的过程,就是时间的流动。因此,时间是不可能倒流的,回到过去,意味着将已经变为因果态的世界恢复成叠加态,这是绝对不可能的,因为这相当于要创造多个世界。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,185评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,445评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,684评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,564评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,681评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,874评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,025评论 3 408
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,761评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,217评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,545评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,694评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,351评论 4 332
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,988评论 3 315
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,778评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,007评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,427评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,580评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容