从《彗星来的那一夜》浅谈量子力学.ppt

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，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”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（Phantom matter） 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 在于“量子泡沫”中。有朝一日,人类也许能够 捕获某一个虫洞,将它放大到足以使人类甚 至宇宙飞船从中穿过。 谢谢观赏！