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遇事不决,量子力学?

 天承办公室 2021-09-13

生活中我们经常听到“遇事不决,量子力学”。虽然这是一种玩梗,但也可以清楚感受到量子力学已经逐渐渗透到我们的日常。量子力学听起来非常神秘,一切无法用现在理论解释的事情,都可以用量子力学来解释,比如一些烂俗的剧情里面发生了穿越,有可能是因为力场波动。我真的只想喊救命,这种烂剧是量子力学如果实体化都会想揍人的程度!(对不起跑题了,我们还是来说书)

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镇楼图(都认识吧哈哈哈)

《隐藏的宇宙》乍一看是一部天文学作品,然而副标题“量子世界和时空涌现”又清楚表明了这是一本量子力学相关的科普著作。全书讨论的问题源于爱因斯坦和波尔等人的讨论,从量子力学的哥本哈根诠释开端,主要介绍了量子力学理论中的“多世界诠释理论”。

一开始看到作者是肖恩·卡罗尔,觉得特别眼熟,搜索了一下,发现他是《大图景》的作者。我并没有看过《大图景》,但它可是声名在外呀,瞬间让我对作者的这本书更感兴趣了。

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肖恩·卡罗尔(来源于网络)

以下仅代表个人理解,如有错误,请指出。

“多世界诠释“一举移除了跟测量过程和波函数的坍缩有关的所有谜团”,其精髓是“现实由一个平稳演化的波函数描述,再无其他。”作者反复强调的退相干发生在探测器和环境的不同状态纠缠在一起时。一旦开始测量,量子系统和环境就会互相纠缠起来,过程中会产生退相干,并分叉变成各自独立的多个世界。

你可能会认为多世界诠释是在说明有无数个平行宇宙(科幻作品快用烂的梗),不同平行宇宙的人做着不同的事,有不同的可能,那么你也许会有一种侥幸,觉得在这个世界如此不幸的你在别的世界可能活得风生水起,而在爱丽丝和父亲的讨论(第8章)之中,我们发现,虽然分支有无限种可能,但是其分配的振幅不同,意外事件的分支振幅会非常小,也就非常罕见,所以看似可能众多,实际上却归于必然。我始终觉得,量子力学的讨论哲学意味浓厚,无论是如何理解时间和空间,还是如何面对这个目前看来可能完全颠覆的世界。多世界诠释并不是我们侥幸和自嗨的后备理论,反而是倡议我们活在当下;事情虽有诸多可能,但实际结果往往是可能性最大的那一项,比如你决心去减肥却忍不住吃了零食,你可能并不会变胖,但这种可能性存在的世界权重极小,再比如书里的例子,当你向一堵墙撞去,有可能你会穿墙而过,也有可能你会把墙撞碎,但更大的可能是你会撞伤,你还要冒险去验证自己是不是哈利波特吗?所以权重极小的分支在现实生活中可以忽略不计。

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科学的发展历程,其实非常美妙,这是一个充满了偶然性和必然性的过程。最开始,人们生活在充满神学、宗教以及神话传说等的世界,随着社会的进步,牛顿提出了经典力学,在现代科学的指引下,我们才逐渐对世界有了更加清楚和正确的认知。随后,人们认为世界的本质已经被发现,未来人类需要做的事情只是细枝末节的补充性工作,然而世界和宇宙永远都是那么高深莫测。爱因斯坦相对论的提出向经典力学发起了挑战,量子力学的提出又和相对论有所冲突。只是简单去了解量子理论,都会发现它特别神奇且迷人。量子理论下的世界、时空观都非常反直觉、反常识,本就难以被接受,同时量子理论层出不穷,涉及到的数学计算复杂且数据量庞大,普通民众试图去理解就变得更加艰难。不过我想,科技进步一定会推动量子理论的发展和研究。很难说世界是否真的如量子力学所揭示的一样,但作者的态度值得我们学习:如果结果表明,有别的方法能够更有效地回答我们最深层的问题,我也会开开心心地改弦易辙

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尾声

《隐藏的宇宙》信息量非常大,是一部优秀的科普作品,但因为作者将篇幅和精力都放在了多世界诠释理论的解释和介绍上面,也就无暇顾及基础概念的诠释,这就意味着读者需要具备一定的量子理论基础知识,或者要对量子理论的发展历史和常见的专业术语有所了解,于是阅读有了一定门槛。再有,作者先是全面介绍了多世界诠释理论,随后以不同的主题来进行分解,如果在阅读的开始有点掉线,那么后来就会跟不上。这是一本“块状”的科普书籍,有些书籍是“线状”的(不知道我这么描述是否能被别人理解)。对了,书的索引部分十分有利于阅后检索,这一点给好评~

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索引

量子理论众多,巧的是我之前读过的科普正好是另外两种理论:超弦理论、圈量子理论,有兴趣的话可广泛阅读下去。这是作者自身对这两种理论的评价:

圈量子引力,来自通过巧妙选择变量来将广义相对论直接量子化的一种方式——考虑矢量在历经空间中的封闭环路时会如何转动,而不是去研究每一点的时空曲率。(如果空间是平坦的,矢量就完全不会转动,但如果空间是弯曲的,矢量可能就会转动很多。)弦论渴望将所有作用力和物质都一网打尽,而圈量子引力只专注于引力本身。

弦论、圈量子引力和其他思想都有一个共同模式:一开始都有一组经典变量,然后将其量子化。从本书一直遵循的视角来看,这个模式有些落后。大自然从一开始就是量子的,由一个波函数描述,而这个波函数按照适当版本的薛定谔方程演化。……我们不想从空间和场开始然后再量子化,而是想从真正的量子波函数开始,再从中提取出空间和场。

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延伸推荐

  1. 想去了解一下物理学的发展历史,可以去读机械工业出版社的《世界观》(我读的是第2版,目前已经出到第3版,有内容更新)。这本书可以当做打开科普阅读大门的基石,内容全面且清晰,还妙趣横生!

  2. 格林《宇宙的琴弦》介绍了超弦理论(就是谢尔顿一开始研究的理论),对量子力学的发展和常见名词介绍得比较全面且透彻,比如双缝干涉实验、不确定性原理、定域性和非定域性之争。

  3. 卡洛介绍了圈量子理论,他书写的《时间的秩序》语言非常优美,我甚至觉得具有文学价值。好的科普作者不仅能将自己的专业知识传播出去,还能让人感受到其专业自身的优美,让读者不自觉沉醉。(卡洛其余的书也值得一读,自行查找)

如果你去查找这两本书,会发现这两本书也是由湖南科技出版社出版的。我只能说,向出版社致敬!期待湖南科技能够带来更多优秀的科普作品!本读者拜托了!

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