量子物理的巅峰对决( 五 ) _小知识

旧理论的 “复活”
导航波理论可以解释包括双缝干涉在内的很多量子现象，而且不会跟经典物理学的观念冲突。遗憾的是，与标准解释相比，它不会给我们提供更多的认识（如果它是比量子力学更全面的理论，它理应能提供我们更多新的认识），所以自诞生之日起，它就处于非主流地位。但近些年又引起了重视。
譬如，最近美国物理学家瓦伦蒂尼声称，他找到一个验证导航波理论正确与否的机会。他说，导航波理论预测的某些效应，可能会在宇宙微波背景辐射上留下印记。
微波背景辐射源于大爆炸之后不久，如今它在空间的分布是非常均匀的。然而，详细的观测发现，它也有轻微的变化。标准的量子理论可以解释几乎所有这些微小变化，但在2015年，普朗克卫星发回来的数据显示，在背景辐射中还存在着一些标准量子理论解释不了的微小异常。瓦伦蒂尼认为，这些异常或许正是他一直在寻找的，因为虽然标准量子理论预测，随机的量子涨落在早期宇宙中会留下印记，因而会在背景辐射中留下一些微小的变化，但导航波理论预言，涨落具有较少的随机性（换句话说，不会杂乱无章得太厉害），因此留下的印记会跟标准量子理论的预言稍有不同。既然某些微小的异常是标准量子理论解释不了，那或许可用导航波理论来解释。
最疯狂的解释
对量子力学的所有解释中，最疯狂的要数由美国物理学休·埃弗雷特提出的“平行宇宙理论” 。这个理论如今几乎家喻户晓。
该理论跟标准解释一样，也承认波函数是真实存在的。区别在于：标准解释说，在观测时波函数发生了坍缩；平行宇宙理论则否认了神秘的波函数坍缩，但又引入一个同样神秘的观点，认为任意时刻每发生一个事件，大至天体爆炸，小至电子跃迁，世界就以一种不为人知的方式分裂，事件的每一种可能性都会在自己的世界里真实地发生。由此，宇宙每时每刻都在以惊人的速度繁殖。只是它们彼此不相通，我们观察不到别的宇宙中发生的事情而已。
这种以一种神秘代替另一种神秘的做法有什么用处呢？
还是以薛定谔的猫为例。标准解释说，未做观察前，这只猫处于既生又死的状态；在打开盖子观察时，它才选定了一种确定的状态。正是这个说法让人无法接受。
平行宇宙理论则说，没错，未观察前，是可以说猫处于既生又死的状态，但死猫和活猫并不处于同一个宇宙。因为放射性粒子衰变时，包括观察者在内的整个宇宙都一分为二了：在一个宇宙，放射性粒子衰变，猫被毒死；在另一个宇宙，放射性粒子未衰变，猫活着。我们打开盖子观察，并没有“逼迫”波函数坍缩，只是确认了自己处于哪个宇宙：如果你发现猫死了，就可以说“嗯，看来我是处于猫死的宇宙”；但另有一个“我”却处于猫活的宇宙。这样就巧妙地避开了猫既生又死的悖论。
目前平行宇宙理论有不少拥趸，但它的软肋是既不能证实，又不能证伪，游走在科学和科幻之间。
最近一些年的进展
四年前，三位英国物理学家发表了一篇文章。他们用了一个复杂的数学论证证明，任何不把波函数当作真实对象来看待的量子力学解释，都会与量子力学本身冲突。既然量子力学的正确性是不可动摇的，那么错误的当然只能是与之冲突的一方。所以，如果这一论证是正确的，那么像“平行宇宙理论”这样将波函数视为物理实在的解释，似乎就更加合理了。

量子物理的巅峰对决( 五 )

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