陶三來上課(4)——Multiple-Universe (Multiverse)

之前沒想到大家對這些話題感興趣,那我接著寫好了。題目大概我會一直用下去,如果沒得聊了那麽也許會轉到希臘神話裏的小毛片。當時一口氣看了差不多50集,再不寫出來......不知道轉身還是忘幹淨先發生。

Multiple Universe 啊,Alles möglich。

其實是Multi-Multiverse,也就是說,這件事有很多版本。我挑兩個我知道的多一點的好了。

Many Wrolds版,這個對我最親切,因為完全是量子力學的另外一個解釋。

量子力學的最本質的本質,你問我的話,我會說,Reality non-local。我知道有一派強調的是Reality does not exist,我自己不是這樣認為的。我的觀點是,Reality存在,隻是你不能在某一個固定的點確定它的存在。

比如,我們孩子爸爸買了一筐啤酒,我知道那總共是20瓶,如果他看到特價在再特價,常常會貪便宜買兩筐,那麽我知道如果我下班晚一點到家,會總共有40(滿+空)瓶。

那個叫Reality,但是在微觀世界量子領域,完全不是這樣。

用大家最熟悉的電子舉例好了。描述電子性質(能量)用的是波函數,希臘字母psi,.。波函數不能告訴你電子在某一時刻具體在什麽位置,也不能告訴你它會到哪一個位置去,但是可以用來計算它在某一位置能測量到的概率。

以上是預測。而觀測呢,是主體(人)在某一時刻測量到粒子在某一個固定位置,換句話說,你把它在其他位置出現的概率減小到零了,所以這時候,你要對你的波函數進行修正 (Wave-Function Update)。

這是著名的Copenhagen Interpretation Postulate,也叫reduction /collapse of the wave function。核心的理論是,一旦完成測量,那麽你已經獲得了更多的信息,因此需要對你的波函數進行修正,不然你的概率就錯了啊(波函數實際上是概率描述)。

我想再強調的是,不是觀測改變物理性質,我本人不同意那個解釋(如果我看這次字數不多,大概下麵會講原因)。

量子力學的instaneous and non-local,原因有兩個

1)A measurement in one place provides information about the measurement outcome in another place

2)It has no variables that can transport the information locally

再多解釋一句,微觀世界的粒子,按照理論它應該在左部和右部區域同時出現,而一旦觀測確定,那麽沒有出現的那一部分概率必須修正為0也就是消失,觀測到的部分概率修正為100%。

這很難理解嗎?Update波函數隻是為了符合人類對宏觀物理世界的認知。而這個對波函數的Update, 被愛因斯坦稱為,Spooky Action。

很玄妙的是,這個解釋恰恰和Many Worlds(Multiverse的一個版本)的解釋吻合。

Many Worlds從字麵也可以很好理解。你看見的是你,但是因為Many Worlds的存在,那必然有很多個你,你看見的是在苦哈哈上班的那個(太可憐了),另一個時空的你,正在和Mermaidia浪漫。

這個理論的假設是,每一個測量隻能在它自己的宇宙空間出現,而我們也隻能觀測到在我們這個宇宙時空中出現的那個,出現在其他宇宙時空的,你是看不見的(注意,不是不存在)。對照前麵的Copenhagen Interpretation Postulate,不完全是量子世界對波函數的Collapse Postulate?

僅從數學上,這兩個解釋也是相等的,即可以理解成

Multiverse Interpretation=Copenhagen Interpretation

90年前,有一篇著名的論文,作者是A. Einstein, B. Podolsky. N. Rossen (也被稱為EPR paper提起來業界都知道的),題目是,Can Quantum-Mechanical Description of Physical Really Be considered complete? 

A當然是那個Albert, 後兩個你有興趣可以自己google。

Collapse postulate 的解釋當然不是量子力學唯一的假設,其實還有很多種(我自己最接受這個而已)。看一下網上的討論之後,如果我沒猜錯,大概另一個在中文裏傳的更廣一點,Update of wave function be interpretated as Bayesian update of knowledge,Quantum Bayesiansum (QBism)。這應該是有人堅持的,觀測會為係統注入能量進而改變狀態的原因。

從統計學上的貝葉斯估計來的?

想起來個故事。

我年輕的時候,很傻(起碼比現在傻)。和一個德國教授討論問題,對方想用貝葉斯估計,我不耐煩沒忍住說出來,貝葉斯估計早就不流行了。

沒想到一直沒吭聲的專專家說話了,我一直是做貝葉斯估計啊。

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當然還有別的各種版本。

但是最根本的一點是,如果你想拿掉別人的(一個)假設說自己的對,也不過是補一個新的進去。這一點,對量子力學和Many Worlds都適用。

Multiverse還包含了另外一個概念,關於宇宙的邊界問題。

原問題是,宇宙是有限的嗎,還是無限的?如果宇宙有邊界,那麽邊界之外應該還有什麽吧,那是什麽?

有一派的理論說,我們生存的宇宙的是無邊無界的(這個沒問題的)。

但是更被學術界接受的觀點是,我們的宇宙沒有邊的,但是有一個界。那個界是光的起點,光從那裏以每秒30萬公裏的速度返回到我們可觀測距離。如果從時間的角度解釋是,宇宙從誕生也已經有了130億年,從那個時間點起,光回到我們這裏,那個點就是宇宙的界。

整個這一時空範圍,也被稱為可觀測區,observed zone(類似於舞台上聚光燈下那個概念吧)

其實我更傾向於拿我中學時候看的科普畫報來理解這個邊界問題,你可以想象有一個球體,一直瓢蟲在上麵爬,它爬啊爬的永遠沒有盡頭,但是它爬的總的空間是有界的。

如果宇宙大到無邊無界這個假設,那麽有一件事很有可能發生(無論概率多小,anything that possible that maybe real)——Many Worlds。而且,每個人都(至少)有一個COPY在他的平行空間。

這是很有哲學味道的一個假設(所以很多物理學家寫哲學書的,下次介紹一個我的偶像),Infinite monkey theorem

我不多解釋這個理論有興趣的可以自己去查,它是說,給定無限長時間或無限大的宇宙,任何具有非零發生概率的事件一定會發生。

回到我們的問題,就是Many Worlds一定還會出現。

另外一個支持Multiverse的是string theory(大概近10年熱度已經下去了),代表人物是Brian Greene,他寫了一本書,the Hidden Reality,就是講這些。核心內容是說不同宇宙中有不同類型物質,適應各自自然規律,Gravity的不同導致Radio Decay很不一樣。

結論是一個宇宙時空中的觀測者不可能觀測到另外一個宇宙時空中的世界。

而當下更流行的另外一個觀點是, 我們的宇宙是由一種稱為“膨脹”的場的量子漲落產生的,這個場填滿了一個無限大的空間,我們的宇宙隻是其中一小塊,也就是發生fluctuation的地方。但是這個場的fluctuation是不會停止的,所以有無數其他的宇宙其中誕生,這個過程持續造成了宇宙的永恒膨脹。

這些當然今天都還僅僅是理論,也許有一天會被證實或者證偽,也許永遠也不能。

但是我想那也沒什麽。




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所有跟帖: 

多妹好大一座補天石。納蘭兄和我一起回來上課吧,也許這就是概率修正的一個平行世界。多老師我有個疑問: -陶陶三- 給 陶陶三 發送悄悄話 陶陶三 的博客首頁 (657 bytes) () 06/27/2024 postreply 08:16:11

你說的很對啊 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (182 bytes) () 06/27/2024 postreply 09:37:21

量子multiverse和量子計算機的丘比特一樣都是可以同時處在無窮個態所以還有multiverse computing -papyrus- 給 papyrus 發送悄悄話 (205 bytes) () 06/27/2024 postreply 08:23:29

說實話我對這個也是概率接受 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 09:33:17

雅俗共賞。我這外行讀著也感到故事很有趣和啟動想象與實在。讚! 這讓我想起於光遠何祚庥反偽科學所說(大意):牛頓力學以外的 -zhiyanle- 給 zhiyanle 發送悄悄話 zhiyanle 的博客首頁 (406 bytes) () 06/27/2024 postreply 10:37:12

你說的人我不知道。但是他們這樣無知還敢那樣斷言是很可怕的。難怪中文科普方麵稍微差一點 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 11:29:51

於光遠何祚庥,中宣部科技處的官員。自稱反偽科學鬥士。 何祚庥,中科院物理學院士,萬能院士,啥都懂, 以量子力學證明了三個 -zhiyanle- 給 zhiyanle 發送悄悄話 zhiyanle 的博客首頁 (392 bytes) () 06/27/2024 postreply 11:45:51

活著羞是科學界的義和團。魚光眼是科學教的紅衣大喇嘛。 -咲媱- 給 咲媱 發送悄悄話 咲媱 的博客首頁 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 12:57:42

何祚庥沒有你說的那麽不堪,五十年前我聽過他的哲學課,還是我親自到中大接送的他。他對莊子哲學的解釋至今記憶猶新。 -烈三公孫- 給 烈三公孫 發送悄悄話 (0 bytes) () 06/28/2024 postreply 08:32:57

如果宇宙空間是從無變有,多重宇宙怎麽溝通,共存? -波粒子3- 給 波粒子3 發送悄悄話 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 11:31:53

我是文科生,瞎猜啊,夏天來了,感覺多重宇宙,就像我喝的冰鎮啤酒,裏麵每一個泡就是一個宇宙。我們就在其中一個泡上。 -陶陶三- 給 陶陶三 發送悄悄話 陶陶三 的博客首頁 (595 bytes) () 06/27/2024 postreply 12:08:03

多重宇宙像一堆指南針,磁極一動,全部都跟著動,方向一模一樣。從一個指南針可以判斷其它指南針的運動方向。但是有極少的差別 -咲媱- 給 咲媱 發送悄悄話 咲媱 的博客首頁 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 13:02:08

而這一堆超級複雜的指南針一樣的多重宇宙,都是一起產生,一起消亡。你以為他們有溝通,其實沒有。而是因為原則相同而結果類似 -咲媱- 給 咲媱 發送悄悄話 咲媱 的博客首頁 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 13:02:50

你這個形容很好。孺子可教是這麽說的吧 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (278 bytes) () 06/28/2024 postreply 01:44:04

理科生亂用成語就是這麽說的。作為文科生,我也想提個建議,量子力學,應改名為量子玄學。至少目前如此,和力沒多大關係。你說 -陶陶三- 給 陶陶三 發送悄悄話 陶陶三 的博客首頁 (130 bytes) () 06/28/2024 postreply 08:03:32

很有關係明天給你講這個你又不著急且夠你學的呢 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 06/28/2024 postreply 12:01:50

我的天你這個問題真是太天才了!!!!!愛因斯坦當年對牛頓力學的追問就是這件事 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 06/29/2024 postreply 07:59:48

他們應該比我知道的多?那不可能啊。擱過去交通也不發達信息也不發達僅僅靠個人模糊的一點本能感覺 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (240 bytes) () 06/28/2024 postreply 03:10:57

多瑙寫的好!俺對這個話題也極有興趣,明天有時間了,也整一篇來玩玩 :) -平等性- 給 平等性 發送悄悄話 平等性 的博客首頁 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 18:27:19

數理化背景的人寫出來的哲學/文學,會比無數理化背景的寫出來的,好看很多,文字詞句不至於那麽空玄玄空來回嘮叨。 -土豆-禾苗- 給 土豆-禾苗 發送悄悄話 土豆-禾苗 的博客首頁 (0 bytes) () 06/27/2024 postreply 19:22:56

中文的你這個觀點應該不太合適。文科出來的對文字掌控能力要強很多 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (200 bytes) () 06/27/2024 postreply 22:10:41

關於多重空間有一個說法,是說在N個平行空間裏有N個我們每個人 -木有文化- 給 木有文化 發送悄悄話 木有文化 的博客首頁 (645 bytes) () 06/27/2024 postreply 20:17:29

楊紫瓊那個everything everywhere all at once 也是這個題材 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (222 bytes) () 06/27/2024 postreply 22:07:15

不知多瑙是不是想講基於量子糾纏的平行世界猜想,以及可觀察宇宙這兩個概念 -久經沙場的槍- 給 久經沙場的槍 發送悄悄話 久經沙場的槍 的博客首頁 (0 bytes) () 06/28/2024 postreply 02:39:25

我覺得你總結的很對啊我自己都沒意識到。但是我應該沒說到entanglement 吧我覺得沒到呢 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 06/28/2024 postreply 04:28:59

這一塊我比較糊塗,沒搞清楚 -久經沙場的槍- 給 久經沙場的槍 發送悄悄話 久經沙場的槍 的博客首頁 (0 bytes) () 06/28/2024 postreply 05:27:02

那你已經比我強太多了我就沒有那塊是搞清楚了的 -donau- 給 donau 發送悄悄話 donau 的博客首頁 (0 bytes) () 06/28/2024 postreply 06:18:41

那不就跟我一樣了嗎?:) -JSL2023- 給 JSL2023 發送悄悄話 (0 bytes) () 06/28/2024 postreply 10:21:38

學科學史時老師講過。又複習了一遍。腦子裏全是這些知識,多好!羨慕你。 -姚順- 給 姚順 發送悄悄話 姚順 的博客首頁 (0 bytes) () 06/29/2024 postreply 11:31:14

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