量子自殺

量子自殺

量子自殺(quantum suicide)是量子力學中的一個思想實驗,由漢斯·莫拉維克和布魯諾·馬查爾(Bruno Marchal)於1980年代末分別提出。該實驗由薛丁格貓實驗推廣而來,可以用來區分哥本哈根詮釋與多世界詮釋。 實驗將“薛丁格貓”中的貓改為一個實驗者。此時根據哥本哈根詮釋,實驗者在實驗中存活與否的幾率各有50%。而根據多世界詮釋,實驗後會在兩個不相干的世界中各存在一個實驗者,其中一個活著,而另一個則死了。那么如果多世界詮釋是正確的話,在經過任意次實驗後,總會存在某個世界,其中實驗者永遠不會死(只有這個世界對實驗者有意義的),這便被稱為量子永生(quantum immortality)。

基本信息

簡介

量子自殺(quantum suicide)是量子力學中的一個思想實驗,由漢斯·莫拉維克和布魯諾·馬查爾(Bruno Marchal)於1980年代末分別提出。該實驗由薛丁格貓實驗推廣而來,可以用來區分哥本哈根詮釋與多世界詮釋。

實驗將“薛丁格貓”中的貓改為一個實驗者。此時根據哥本哈根詮釋,實驗者在實驗中存活與否的幾率各有50%。而根據多世界詮釋,實驗後會在兩個不相干的世界中各存在一個實驗者,其中一個活著,而另一個則死了。那么如果多世界詮釋是正確的話,在經過任意次實驗後,總會存在某個世界,其中實驗者永遠不會死(只有這個世界對實驗者有意義的),這便被稱為 量子永生(quantum immortality)。

多世界詮釋

多世界詮釋(英語:the many-worlds interpretation,縮寫作 MWI)是量子力學詮釋的一種。它是一個假定存在無數個平行世界,並以此來解釋微觀世界各種現象的量子論詮釋,其優點是不必考慮波函式坍縮。該理論也被稱為相對狀態提法、艾弗雷特詮釋、普遍的波函式、多宇宙詮釋,或者多世界理論。

1957年,最初的相對狀態提法由休·艾弗雷特發表。後來在1960年代和1970年代,這一提法普及,並由布萊斯·德維特改名為多世界理論退相干方法在解釋量子理論方面得到了進一步的探索和發展,因而相當受歡迎。多世界詮釋是物理學和哲學眾多平行宇宙假說之一。除了多世界詮釋,目前的量子力學詮釋主要還包括:退相干詮釋、坍縮詮釋(又分客觀性坍縮詮釋和傳統的哥本哈根詮釋)、隱變數理論(主要是非局域隱變數理論例如德布羅意-玻姆理論)等等。

哥本哈根詮釋

哥本哈根詮釋(Copenhagen interpretation)是量子力學的一種詮釋。根據哥本哈根詮釋,在量子力學裡,量子系統的量子態,可以用波函式來描述,這是量子力學的一個關鍵特色,波函式是個數學函式,專門用來計算粒子在某位置或處於某種運動狀態的機率,測量的動作造成了波函式坍縮,原本的量子態機率地坍縮成一個測量所允許的量子態。

二十世紀早期,從一些關於小尺寸微觀物理的實驗裡,物理學家發現了很多新穎的量子現象。對於這些實驗結果,經典物理完全無法解釋。替而代之,物理學家提出了一些嶄新的理論。而這些理論能夠非常精確地解釋新發現的量子現象。但是,內嵌於這些經驗理論的,是一種關於小尺度真實世界的新模型。它們所給予的預測,常使物理學家覺得相當地反直覺。甚至它們的發現者都感受到極其驚訝。哥本哈根詮釋嘗試著,在實驗證據的範圍內,給予實驗結果和相關理論表述一個合理的解釋。換句話說,它試著回答一個問題:這些奇妙的實驗結果到底有什麼意義?

哥本哈根詮釋主要是由尼爾斯·玻爾和維爾納·海森堡於1927年在哥本哈根合作研究時共同提出的。此詮釋延伸了由德國數學家、物理學家馬克斯·玻恩所提出的波函式的機率表述,之後發展為著名的不確定性原理。他們所提的詮釋嘗試要對一些量子力學所帶來的複雜問題提出回答,比如波粒二象性以及測量問題。此後,量子理論中的機率特性便不再是猜想,而是作為一條定律而存在了。量子論以及這條詮釋在整個自然科學以及哲學的發展和研究中都起著非常顯著的作用。

哥本哈根詮釋給予了量子系統的量子行為一個精簡又易懂的解釋。1997年,在一場量子力學研討會上,舉行了一個關於詮釋論題的意向調查,根據這調查的結果,超過半數的物理學家對哥本哈根詮釋感到滿意;第二多的是多世界詮釋。雖然當前的傾向顯示出其它的詮釋也具有相當的競爭力,在20世紀期間,大多數的物理學家都願意接受哥本哈根詮釋。

薛丁格的貓

薛丁格貓(英語:Schrödinger's Cat)是奧地利物理學者埃爾溫·薛丁格於1935年提出的一個思想實驗。通過這思想實驗,薛丁格指出了套用量子力學的哥本哈根詮釋於巨觀物體會產生的問題,以及這問題與物理常識之間的矛盾。在這思想實驗裡,由於先前發生事件的隨機性質,貓會處於生存與死亡的疊加態。

根據退相干理論,貓不可能永遠處於生存與死亡的疊加態,由於環境的影響,很快地會產生退相干效應,貓改而處於生存或死亡的經典統計學狀態,因此,一般而言,絕對無法觀察到這生存與死亡的疊加態。至今為止,物理學者只能精心製備出一些介觀物體的疊加態。

雖然這是個思想實驗,類似原理已被研究與運用在實際套用領域。當理論研討量子力學的詮釋問題時,這思想實驗也時常會被特別提出為試金石。

參見

•平行宇宙

•多世界詮釋

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