愛伊米

神秘的“疊加態”是怎麼一回事?我們能穿越回過去嗎?

神秘的“疊加態”是怎麼一回事?我們能穿越回過去嗎?

偶然性的本質是無限性,無限性必然意味著偶然性。世界的無限性,決定了未來的偶然性。換句話說就是,未來不是註定的!所以,偶然性與因果律並不矛盾。相反,偶然性與世界有限是矛盾的。

試想,一個萬事都已註定的世界,不正是一個沒有變化的世界嗎?如果整個世界都是毫無變化的,那麼,世界的存在與不存在又有什麼區別呢?

未來和過去完全一樣,等效於未來是不存在的。因此,一個一切都註定的世界,不僅是毫無生氣的,實際上也是不可能存在的。所以,一個真實的世界,其未來必然不能是註定的。換句話說,真實的世界的未來,必然是偶然的。因此,真實世界必然是無限的。

對於每一個觀察者,事件的未來,是不確定的,擁有多個可能性;而過去,則是唯一的,其已經發生。在眾多的未來中,到底哪一個能實現,取決於現在這一時刻的觀察。受到無限的原因的影響,存在的下一刻變化則是未確定的。

決定論的世界一切都是註定的。你可以想象,我們的世界是一副包含時間維度的四維圖畫,從第五維度看來,這幅四維圖畫中的內容實際是靜止不動的。也就是說,作為這幅圖畫中的人,你的一切行動都在這幅圖畫之中。因此,過去、現在、未來,都是某種假象,自由意志也是不可能的。

決定論的世界是沒有意義的世界。一切早已註定,人類的生存和掙扎,快樂和悲傷,皆是畫中的虛影,沒有任何意義。這等於說,我們這個世界就是不真實的。

神秘的“疊加態”是怎麼一回事?我們能穿越回過去嗎?

惠勒

1979年,在普林斯頓紀念愛因斯坦誕辰100週年的專題討論會上,約翰·阿奇博爾德·惠勒(John Archibald Wheeler,1911—2008)提出了延遲選擇的思想。惠勒說,電子好像未卜先知,從剛一離開發射器的時候,就事先知道前面有探測它行進路徑的儀器,所以就從波形態轉變成粒子形態。既然如此,要是我們經過巧妙設計將觀測儀器放到雙縫的後面的位置,然後等電子離開雙縫一段時間之後,再決定是否開啟儀器,來記錄電子的路徑。這樣電子之前是以粒子狀態通過了一條小縫,還是以波的形態透過雙縫,完全取決之後我們如何選擇——開或關閉記錄儀器。

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延遲實驗

在惠勒提出構想5年後,馬里蘭大學的的卡洛爾.阿雷(Carroll Alley)和其同事當真做了一個延遲實驗,其結果證明,我們何時選擇光子的“模式”,這對於實驗結果是無影響的;與此同時慕尼黑大學的一個小組也作出了類似的結果。另一的實驗,研究者使用義大利航天局的馬泰拉鐳射測距天文臺(MLRO)的裝置分割了一束鐳射脈衝,再一次驗證了延遲實驗。

有人據此宣稱,延遲實驗證明:觀察行為決定了過去量子運動的路徑,也就是結果決定了原因,因此他們認為延遲實驗證明了因果律是錯誤的。但這種解釋其實是錯誤的,延遲實驗的並未證明結果決定原因。因為按照決定論的解釋,實驗者是註定去做這個延遲實驗的,因此,一切早已註定,一切都在因果之中。也就是說,一切都是註定的,電子早就被決定著會不會被觀察。於是,延遲實驗不但沒有證明世界的偶然性,恰恰證明了決定論。

然而,事實上,這種解釋與量子力學的原理根本是完全相反的。哥本哈根學派的整體論認為:“並沒有一個過去預先存在著,除非它被現在所記錄”。換句話說,量子運動的本質是偶然的,不確定的,在量子事件被觀察到之前,量子處於一種神秘的疊加態中,直到觀察使疊加態塌陷。

延遲實驗並沒有證明未來能改變過去,而是證明了疊加態的存在。

在沒有觀察之前,事件處於混沌之中。所謂兩條路徑,其實沒有意義,在未觀察前,光子處於疊加態中。

由於疊加態塌陷總是發生在觀察之後,所以疊加態的存在,實際上表明瞭未來是不確定的。我們的觀察,使不確定的未來事件變成確定的歷史事件。而我們的觀察,就是所謂的現在。我用一個圖來說明這個觀點。

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觀察將未來的疊加態轉變為因果態

值得注意的是,在狹義相對論或量子力學的世界中,並不存在著一個客觀的、屬於整個宇宙的時間,而只有觀察者的時間。不同的觀察者有自己的時間。如果兩個觀察者互相聯絡緊密,他們的時間差就十分微小,可以忽略不計,日常中可以將二者看作同一個系統。

地球上的所有人之間的觀察時差其實十分微小,一般情況下都可以忽略不計。只有兩個觀察者相距遙遠,或速度差十分巨大,觀察產生的時間差距才會變得明顯。正如愛因斯坦狹義相對論指出的那樣,不同運動狀態的觀察者,時間是不一樣的。運動的相對速度,影響觀察者接受資訊的時間,因此時間於對每個觀察者來說是各不相同。在我們運動速度與資訊速度差距較大時,我們覺察不到這種差別,當我們的速度接近我們接受資訊的速度時,這種時間上的差異就會變得比較明顯。

資訊的隔絕,也能讓兩個系統面對不同的時空。對於我們來說,薛定諤的貓是死是活,要等到開啟盒子才知道。在沒有開啟盒子之前,貓處於疊加態中。可能死了,也可能還活著。但對於貓來說,當它受到輻射影響的那一刻起,它就已經成為因果鏈中的一份子。只是對於盒子外的人們來說,在觀察前貓還處於疊加態中。

對每一個觀察者來說,未來永遠處於疊加態中,存在著許多不同的可能性。現在的觀察使得疊加態塌陷成為因果態。於是,觀察者會發現,對他來說,一切過去都是因果態的。也就是說,當我們研究歷史時,我們能為每一個歷史事件找到原因。但當我們預測未來時,未來卻在一片混沌之中。而且,人類永遠不能驅散全部的混沌。因為,混沌本性並非未知,而是事情還未確定。

事件沒有被觀察之前處於疊加態,觀察之後處於因果態,事件總是處於從疊加態向因果態的塌陷之中。所謂疊加態並不是真的有很多平行宇宙,應該描述為未來有多種可能性,並且我們的理效能評估事件發生的機率。而過去一切事件都為因果態,並不表明未來一切都是註定的,只是表明已經被觀察的事件不可更改。

再次強調,我這裡所指的觀察,實際上是指觀察者接受了觀察物件的某一種影響,並因此而有所變化。觀察者不一定是人類控制的實驗裝置,也可能是任何存在,只要那物因受到影響而有所改變。疊加態在兩個系統的資訊互相影響的那一刻轉變為了因果態。這個疊加態轉變為因果態的過程,就是時間的流動。因此,時間是不可能倒流的,回到過去,意味著將已經變為因果態的世界恢復成疊加態,這是絕對不可能的,因為這相當於要創造多個世界。

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