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诡异的量子自杀

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诡异的量子自杀

雪花又一年 2018-05-03 15:52:00 浏览169 评论0

摘要: 下面这个有趣的视频《一分钟时间机器》, 一个关于搭讪的故事,就反映了这么一个思路。 在量子力学里, 量子自杀是想法实验,这个令人毛骨悚然和啼笑皆非的实验在80年代末由汉斯·莫拉维克和布鲁诺·马切尔等人提出,又在1998年为宇宙学家马克思·泰格马克针对哥本哈根“波函数坍缩”中的“意识怪兽”的论文中发展和重现。

下面这个有趣的视频《一分钟时间机器》, 一个关于搭讪的故事,就反映了这么一个思路。



在量子力学里, 量子自杀是想法实验,这个令人毛骨悚然和啼笑皆非的实验在80年代末由汉斯·莫拉维克和布鲁诺·马切尔等人提出,又在1998年为宇宙学家马克思·泰格马克针对哥本哈根“波函数坍缩”中的“意识怪兽”的论文中发展和重现。泰格马克认为宇宙有多个,量子的不确定性被分配到各个宇宙去,只要从主观视角来看,不但一个人永远无法完成自杀,事实上他一旦开始存在,就永远不会消失!总存在着一些量子效应,使得一个人不会衰老,而按照MWI,这些非常低的概率总是对应于某个实际的世界! 

*量子自杀实验 

在一套设备里,利用原子衰变来控制扣动一把枪的扳机,我们就可以观测当一个人被打死了(如果衰变-->开枪)或者没有(没有衰变)。他迟早被打死,因为随着原子衰变概率的增加,枪的扳机迟早会扣动。但对当事人本身的角度来说完全不是这样。因为对他唯一有意义的就是“那些他活着的世界”。永远都会有一个他活在某个世界!如果平行宇宙理论是正确的,那么对于某人来说,他无论如何试图去自杀都不会死!要是他拿刀抹脖子,那么因为组成刀的是一群符合波动方程的粒子,所以总有一个非常非常小的可能性,以某种方式丝毫无损地穿透了该人的脖子,从而保持该人不死!当然这个概率极小极小,但按照MWI,一切可能发生的都实际发生了,所以这个现象总会发生在某个宇宙!其实不管换什么方式自杀都一样,跳楼也好,卧轨也好,上吊也好,总存在那么一些宇宙,让他还活着。从该人自身的视角来看,他怎么死都死不掉!当然在其他无穷个宇宙里,他的亲朋好友却要为他哀悼了。这实际上也是薛定谔猫的一个真人版。大家知道在猫实验里,如果原子衰变,猫就被毒死,反之则存活。对此,哥本哈根派的解释是:在我们没有观测它之前,猫是“又死又活”的,而观测后猫的波函数发生坍缩,猫要么死要么活。MWI则声称:每次实验必定同时产生一只活猫和一只死猫,只不过它们存在于两个平行的世界中。 

*量子自杀与薛定谔猫 
   
两者有何实质不同呢?其关键就在于,哥本哈根派认为猫始终只有一只,它开始处在叠加态,坍缩后有50%的可能死,50%的可能活。而多宇宙认为猫并未叠加,而是“分裂”成了两只,一死一活,必定有一只活猫! 

现在假如有一位勇于为科学献身的仁人义士,他自告奋勇地去代替那只倒霉的猫。出于人道主义,为了让他少受痛苦,我们把毒气瓶改为一把枪。如果原子衰变(或者利用别的量子机制,比如光子通过了半镀银),则枪就“砰”地一响送我们这位朋友上路。反之,枪就只发出“咔”地一声空响。 
   
现在关键问题来了,当一个光子到达半镀镜的时候,根据哥本哈根派,你有一半可能听到“咔”一声然后安然无恙,另一半就不太美妙,你听到“砰”一声然后什么都不知道了。而根据多宇宙,必定有一个你听到“咔”,另一个你在另一个世界里听到“砰”。但问题是,听到“砰”的那位随即就死掉了,什么感觉都没有了,这个世界对“你”来说就已经没有意义了。对你来说,唯一有意义的世界就是你活着的那个世界。 
   
所以,从人择原理的角度上来讲,对你唯一有意义的“存在”就是那些你活着的世界。你永远只会听到“咔”而继续活着!因为多宇宙和哥本哈根不同,永远都会有一个你活在某个世界! 
   
让我们每隔一秒钟发射一个光子到半镀镜来触动机关。此时哥本哈根预言,就算你运气非常之好,你也最多听到好几声“咔”然后最终死掉。但多宇宙的预言是:永远都会有一个“你”活着,而他的那个世界对“你”来说是唯一有意义的存在。只要你坐在枪口面前,那么从你本人的角度来看,你永远只会听到每隔一秒响一次的“咔”声,你永远不死(虽然在别的数目惊人的世界中,你已经尸横遍野,但那些世界对你没有意义)! 
   
但只要你从枪口移开,你就又会听到“砰”声了,因为这些世界重新对你恢复了意义,你能够活着见证它们。总而言之,多宇宙的预言是:只要你在枪口前,(对你来说)它就绝对不会发射,一旦你移开,它就又开始随机地“砰”。 
   
所以,对这位测试者他自己来说,假如他一直听到“咔”而好端端地活着,他就可以在很大程度上确信,多宇宙解释是正确的。假如他死掉了,那么哥本哈根解释就是正确的。不过这对他来说也已经没有意义了,人都死掉了。 

*量子自杀的结论 
   
无论如何,枪一直“咔”是一个极小极小的概率不是吗(如果n次,则概率就是1/2^n)?怎么能说对你而言枪“必定”会这样行动呢?但问题在于,“对你而言”的前提是,“你”必须存在! 
   
让我们这样来举例:假如你是男性,你必定会发现这样一个“有趣”的事实:你爸爸有儿子、你爷爷有儿子、你曾祖父有儿子……一直上溯到任意n代祖先,不管历史上冰川严寒、洪水猛兽、兵荒马乱、饥饿贫瘠,他们不但都能存活,而且子嗣不断,始终有儿子,这可是一个非常小的概率(如果你是女性,可以往娘家那条路上推)。但假如你因此感慨说,你的存在是一个百年不遇的“奇迹”,就非常可笑了。很明显,你能够感慨的前提条件是你的存在本身!事实上,如果“客观”地讲,一个家族n代都有儿子的概率极小,但对你我来说,却是“必须”的,概率为100%的!同理,有人感慨宇宙的精巧,其产生的概率是如此低,但按照人择原理,宇宙必须如此!在量子自杀中,只要你始终存在,那么对你来说枪就必须100%地不发射! 
   
但很可惜的是:就算你发现了多宇宙解释是正确的,这也只是对你自己一个人而言的知识。就我们这些旁观者而言事实永远都是一样的:你在若干次“咔”后被一枪打死。我们能够做的,也就是围绕在你的尸体旁边争论,到底是按照哥本哈根,你已经永远地从宇宙中消失了,还是按照MWI,你仍然在某个世界中活得逍遥自在。我们这些“外人”被投影到你活着的那个世界,这个概率极低,几乎可以不被考虑,但对你“本人”来说,你存在于那个世界却是100%必须的!而且,因为各个世界之间无法互相干涉,所以你永远也不能从那个世界来到我们这里,告诉我们多宇宙论是正确的! 
   
其实,泰格马克等人根本不必去费心设计什么“量子自杀”实验,按照他们的思路,要是多宇宙解释是正确的,那么对于某人来说,他无论如何试图去自杀都不会死!要是他拿刀抹脖子,那么因为组成刀的是一群符合薛定谔波动方程的粒子,所以总有一个非常非常小,但确实不为0的可能性,这些粒子在那一刹那都发生了量子隧道效应,以某种方式丝毫无损地穿透了该人的脖子,从而保持该人不死!当然这个概率极小极小,但按照MWI,一切可能发生的都实际发生了,所以这个现象总会发生在某个世界!在“客观”上讲,此人在99.99999…99%的世界中都命丧黄泉,但从他的“主观视角”来说,他却一直活着!不管换什么方式都一样,跳楼也好,卧轨也好,上吊也好,总存在那么一些世界,让他还活着。从该人自身的视角来看,他怎么死都死不掉! 
   
这就是从量子自杀思想实验推出的怪论,美其名曰“量子永生”(Quantum Immortality)。只要从主观视角来看,不但一个人永远无法完成自杀,事实上他一旦开始存在,就永远不会消失!总存在着一些量子效应,使得一个人不会衰老,而按照MWI,这些非常低的概率总是对应于某个实际的世界!如果多宇宙理论是正确的,那么我们得到的推论是:一旦一个“意识”开始存在,从它自身的角度来看,它就必定永生! 

*量子自杀与最终人择原理 
   
可以想象,泰格马克等多宇宙论的支持者见到自己的提议被演绎成了这么一个奇谈怪论后,是怎样的一种哭笑不得的心态。这位宾夕法尼亚大学的宇宙学家不得不出来声明,说“永生”并非MWI的正统推论。他说一个人在“死前”,还经历了某种非量子化的过程,使得所谓的意识并不能连续过渡保持永存。 
   
关于这个问题,科学家们和哲学家们无疑都会感到兴趣。支持MWI的人也会批评说,大量宇宙样本中的“人”的死去不能被简单地忽略,因为对于“意识”我们还是几乎一无所知的,它是如何“连续存在”的,根本就没有经过考察。一些偏颇的意见会认为,假如说“意识”必定会在某些宇宙分支中连续地存在,那么我们应该断定它不但始终存在,而且永远“连续”,也就是说,我们不该有“失去意识”的时候(例如睡觉或者昏迷)。不过,也许的确存在一些世界,在那里我们永不睡觉,谁又知道呢?再说,暂时沉睡然后又苏醒,这对于“意识”来说好像不能算作“无意义”的。而更为重要的,也许还是如何定义在多世界中的“你”究竟是个什么东西的问题。总之,这里面逻辑怪圈层出不穷,而且几乎没有什么可以为实践所检验的东西,都是空对空。 
   
根据辛克塞夫最新的传记,埃弗莱特本人也在某种程度上相信他的“意识”会沿着某些不通向死亡的宇宙分支而一直延续下去(当然他不知道自杀实验)。但具有悲剧和讽刺意味的是,他一家子都那么相信平行宇宙,以致他的女儿丽兹(Liz)在自杀前留下的遗书中说,她去往“另一个平行世界”和他相会了(当然,她并非为了检验这个理论而自杀)。或许埃弗莱特一家真的在某个世界里相会也未可知,但至少在我们现在所在的这个世界(以及绝大多数其他世界)里,我们看到人死不能复生了。所以,至少考虑在绝大多数世界中家人和朋友们的感情,我强烈建议各位读者不要在科学热情的驱使下做此尝试。 
   
我们在多世界理论这条路上走得也够久了,和前面在哥本哈根派那里一样,我们的探索越到后来就越显得古怪离奇,道路崎岖不平,杂草丛生,让我们筋疲力尽,而且最后居然还会又碰到“意识”,“永生”之类形而上的东西!我们还是知难而退,回到原来的分岔路口,再看看还有没有别的不同选择。不过我们在离开这条道路前,还有一样东西值得一提,那就是所谓的“量子计算机”。1977年,埃弗莱特接受惠勒和德威特等人的邀请去德克萨斯大学演讲,午饭的时候,德威特特意安排惠勒的一位学生坐在埃弗莱特身边,后者向他请教了关于希尔伯特空间的问题。这个学生就是大卫•德义奇。 

*平行宇宙与量子自杀 
   
平行宇宙(Parallel Universes)理论,又叫多世界解释(MWI-Many Worlds Interpretation) 实在是量子理论中的一个极其疯狂的解释。一个电子,在双缝实验中就象一缕波,同时穿过双缝,产生干涉条纹,但当我们实际观测电子轨迹的时候,它又表现出粒子的特性,只穿过一条缝。平行宇宙理论认为当我们观测的一瞬间,宇宙已经不知不觉地“分裂”了,表现出世界的叠加:生活在一个世界中的人们发现在他们那里电子通过了左边的狭缝,称为“左宇宙”;而在另一个世界中,就是“右宇宙”,人们观察到的电子则在右边!量子过程造成了“两个世界”!具体电子穿过的是左缝还是右缝,是随机决定的,也就是由上帝来掷色子。 你如果在左宇宙中,问为什么你在左宇宙,这其实是毫无意义的,就象右宇宙中的你也可以这么问^^. 从宇宙诞生以来,已经进行过无数次这样的分裂,它的数量很快趋于无穷。我们现在处于的这个宇宙只不过是其中无穷多中的一个,其他的宇宙和我们这个宇宙平行,和平共处,互不干涉:) 实际上,过去和将来所有可能的事情,都已经实际上发生了,或者将要发生,当然他们的大部分都只不过在另外那些奇妙的宇宙里。 
   
两个不同的宇宙,就象垂直的x轴,y轴. 在x轴上发生的事件在y轴上没有投影,反之亦然。无穷个宇宙,就象极高的维度空间,任意的直线和平面都几乎是垂直的,所以不同宇宙互不影响。 
   
1998年,泰格马克在MWI论文中提出了令人毛骨悚然的量子自杀实验。在一套设备里,利用原子衰变来控制扣动一把枪的扳机,我们就可以观测当一个人被打死了(如果衰变-->开枪)或者没有(没有衰变). 他迟早被打死,因为随着原子衰变概率的增加,枪的扳机迟早会扣动。但对当事人本身的角度来说完全不是这样。因为对他唯一有意义的就是“那些他活着的世界”。永远都会有一个他活在某个世界!如果平行宇宙理论是正确的,那么对于某人来说,他无论如何试图去自杀都不会死!要是他拿刀抹脖子,那么因为组成刀的是一群符合波动方程的粒子,所以总有一个非常非常小的可能性,以某种方式丝毫无损地穿透了该人的脖子,从而保持该人不死!当然这个概率极小极小,但按照MWI,一切可能发生的都实际发生了,所以这个现象总会发生在某个宇宙!其实不管换什么方式自杀都一样,跳楼也好,卧轨也好,上吊也好,总存在那么一些宇宙,让他还活着。从该人自身的视角来看,他怎么死都死不掉!当然在其他无穷个宇宙里,他的亲朋好友却要为他哀悼了。 
   
平行宇宙理论是由埃弗莱特在20世纪50年代创立的,他一家都信仰这个解释,他的女儿Liz自杀前的遗书上也写到, 去和她父亲在另外一个平行宇宙中相会了。也许他们真的能够在另外的世界相会也未可知。 
   
反对这个理论的也大有人在,爱因斯坦就说:“我不能相信,仅仅是因为看了它一眼,一只老鼠就使得宇宙发生剧烈的改变。”虽然相信平行宇宙的学者不免被人怀疑患上了“精神分裂”,但不得不承认,该理论确实是目前最主流的量子学解释。


原文发布时间为:2017-01-17
本文作者:聂万
本文来源:量子趣谈,如需转载请联系原作者。

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