早在18世紀,物理學界就開始爭論光到底是一種波還是一種粒子。到了19世紀末20世紀初,波動派和粒子派各自發(fā)展了理論,但事實卻打破了他們的信念。
1961年,物理學家克勞斯·約恩松進行了雙縫干涉實驗,通過實驗觀察光的物理行為,徹底解答了光的本質問題。根據設想,如果光是粒子,它將直線穿過縫隙,形成兩道杠;如果光是波,它將分裂成波源,在屏幕上形成干涉條紋。然而,實驗結果顯示,光通過縫隙后在屏幕上出現了干涉條紋,這表明光是一種波。
這一結果讓粒子派感到不滿。1974年,皮爾·梅利在米蘭大學進行了一次類似實驗。與之前不同的是,他只發(fā)射一個光子,只能通過一個縫隙,不會產生干涉條紋。然而,在發(fā)射了70000個光子后,令人驚訝的是,它們仍然形成了干涉條紋。即使每個光子只通過一個縫隙,最終的結果卻出現了干涉條紋。為了進一步研究,科學家將攝像機直接放置在縫隙處,以確定光子究竟通過了哪個縫隙。
然后出現了物理學史上最離奇的事情。當觀察者具體觀測光子通過哪個縫隙以及光子自身的干涉行為時,光不再表現為波,而是呈現明顯的粒子性,形成在背景板上的兩道杠。
同樣的實驗過程,只是攝像機的位置不同,卻產生了完全相反的結果。這意味著在這個實驗中,觀察者的存在會改變實驗結果。更進一步地說,如果這些光子是人類,只有當你觀察它們時,它們才會表現為個體,一旦移開目光,它們就會變成其他物質,這種變化完全取決于是否有觀察者的存在。
為了解釋這種奇異現象,科學家們提出了哥本哈根解釋,其中包括量子疊加態(tài)和量子坍縮等理論。
量子疊加態(tài)意味著當一個光子發(fā)射出去后,它既穿過左邊的縫隙,又穿過右邊的縫隙,同時存在于兩個縫隙之間,直到被觀察到打在背景板上時,它的狀態(tài)才最終被確定下來,即坍縮成一種狀態(tài)。除了疊加態(tài),還存在著多元宇宙理論中的量子平行宇宙,這也解釋了波粒二象性的產生。
在多元宇宙理論中,每個微小的隨機事件都會帶來不同的平行宇宙。隨著量子態(tài)的疊加和坍縮,不同的平行宇宙會越來越多,就像下圍棋一樣。當我們下第一步時,產生了一種可能性分支,而每一種可能性都會在一個平行宇宙中實現。這意味著光子既可以通過左邊的縫隙,也可以通過右邊的縫隙,但它們在不同的平行宇宙中實現了不同的路徑。
因此,當觀察者觀察到光子時,他們實際上是在一個特定的平行宇宙中觀察到了光子的一種狀態(tài),而這個狀態(tài)可能是光子通過左邊縫隙的狀態(tài),也可能是光子通過右邊縫隙的狀態(tài)。觀察者的存在選擇了一個特定的宇宙分支,并決定了光子的行為。
這種解釋提出了一個有趣的觀點:觀察者的意識和選擇可能與量子世界的行為密切相關。量子奇異性的存在表明我們所處的宇宙是一個可能性的綜合體,而我們的意識和選擇則是實現這些可能性的關鍵因素之一。
需要注意的是,量子奇異性和多元宇宙理論目前還存在爭議和不完全的部分?茖W界仍在努力解決這些問題,并進一步探索量子世界的本質。