量子物理最基本的观点是所有粒子具备波粒二象性,即所有粒子又是粒子又是波,以薛定谔方程所描述的粒子波在三维空间以一定的概率出现在规范场的任意空间内,比如电子就以波函数方式绕电子核转动并随时出现在任意位置,波的可能出现位置可形象的比喻成电子云。


电子云

为了解释该现象,上世纪出现了量子多宇宙理论,即粒子所在微观空间内是多宇宙,每一次对粒子的测量都对应一个宇宙,具有不同的时空,所以导致每次测量结果不同。先说结论,量子多宇宙论是有缺陷的。

经典量子物理的解释,每一次对粒子的动量和位置的测量,都是使用电子仪器发射光子或电子去撞击待观测粒子的,由于仪器自身电磁场(光也是电磁波哈)的干扰,影响了粒子自身,被测量粒子波的动量和波形会改变,此时波函数坍塌表现出粒子特性,这就是量子力学的退相干理论。上述测量的同时,粒子的动量和位置遵从测不准原理,x*p>=h/2,x是粒子一维的位置,p是粒子动量,h是普朗克常数。即动量p测量的越准,位置x就越不准,反之亦然。造成该现象的原因除了上面说过仪器干扰,还用一个重要原因是发射的粒子与被观测粒子撞击的速度和角度都不相同,撞击后的光子散射速度和角度也不同。如果使用电子去撞击,还要考虑电子自旋磁矩的影响。


多宇宙

回到话题,量子尺度的多宇宙论实际上是将观察者或说观测仪器同时引入了多维时空,即不同的观察者处于不同的时空坐标中,被观测的电子运动的时间—空间位置在不同的时空中投影成不同的矢量,那么每一个时空得出的结论是不同的,比如我们观测到的电子在XYZ空间坐标和时间坐标就存在三个各不相同投影,这有点像苏轼观察庐山得出“远看成岭侧成峰”的结论。这实际上是将不同参考坐标的概念偷换成了不同宇宙的概念,正确的理解是观察者的角度不同,但每一个观察者都处于同一宇宙或时空的不同参考坐标系,每个坐标只能观察到粒子的一维的运动轨迹,利用拉普拉斯变化对多个一维轨迹的复合函数求时间的偏导就可以得出三维空间的波形,这不是转一圈又回到了刚刚所描述的量子力学经典理论了嘛。

而且在符合狭义相对论的常规量子场范围内,粒子质量和运动速度的增减而引起时间的改变是极其有限的,多宇宙对时间的描述是无法确定的,完全依赖不同宇宙或者观察视角而有不同的时间熵增。

在量子如此微小的空间内,由被观测粒子—观察者组成的体系中,存在无数个宇宙,听起来有点扯了,研究个电子干嘛拉上整个宇宙,难道作为观察者的物理学家也身处多宇宙之中,那么不同时空的物理学家必然拥有不同的时空体系和观察准则,得出不同的结论是必然的,这似乎走上了唯心的论点。

量子多宇宙论不仅在哲学上存疑,而且根本无法通过物理实验证明其正确性。而经典量子物理的退相干和测不准原理通过实验可以证明,就是通过对多个粒子做多次测量,再通过数学统计可以计算出粒子波动位置的概率。

当然,量子多宇宙论可以解释量子隧穿和量子纠缠这类超时空现象,所以还有其继续存在的必要。

至于涉及到星系宇宙级别的多宇宙和平行宇宙的推论,有爱因斯坦和霍金等物理大师的参与,反对者相对较少,这是另外一个话题了。


多维时空

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