有网友提出一个发散性的问题,比较脑洞,他说“如果没有人类的观测,宇宙是否存在?”
我记得一本科幻小说中描述的就是这个问题,在伽利略没有将望远镜对准宇宙之前,地球之外的事物以多种可能的叠加态存在,当伽利略使用望远镜观测地外世界后,所看之地量子态均发生坍缩,成为你看到的那一种固定的可能。而随着人类越来越多的观测,造成的结果不知道是好是坏,好像一本小说里是这么写的,名字我忘记了。下面就来说说到底有没有科学依据呢?
20世纪初,量子力学迅猛发展,这是一个致力于微观世界的物理学,它将人类的物理学带入了崭新的世界,随着科学家的不断发现,一个个刷新人认知的猜想与理论问世。爱因斯坦作为量子力学的先驱,但是他并不认同哥本哈根学派的看法,于是爱因斯坦联合罗森、波多尔斯基两人提出了一个佯谬,后世称为EPR佯谬,爱因斯坦以此来“攻击”新生的量子力学所存在的不完备性。
在量子力学出现之前,物理学都是经典实在的,是决定的,但是当量子力学出现之后,许多事情变得随机起来,爱因斯坦认为这种随机性恰恰反映了理论的不完备,是不是还有什么隐藏的变量没有被发现呢,如果发现了,理论就与经典物理学一样是决定的是实在的了。在爱因斯坦等人提出EPR佯谬之后,爱因斯坦的铁杆粉丝薛定谔提出了一个思想实验,也就是大家都知道的“薛定谔的猫”的思想实验。
什么是思想实验呢,是指暂时还无法做到的实验或只能在脑海里完成的实验。薛定谔的猫这个思想实验就是为了反对量子力学中的观点的,量子力学中说观测可以导致不确定性的结果坍缩为其中一种结果,如果不观测,目标就是多种可能集合的叠加态。在这个思想实验中,巧妙地设置了一些条件,让这只猫存在“既死又活”的状态,我们知道在现实中既死又活是不切实际的,正是借此来反对量子力学的,不过这个思想实验并未站住脚。
量子力学的核心是薛定谔方程,它的地位就像牛二定律在经典力学里的地位一样,基本上大部分的计算都要用到薛定谔方程,正是因为这个方程的被提出,才有了后面关于量子力学的种种诠释,当然也包括了关于题目的这个脑洞设想。
爱因斯坦曾经说过,“是不是当我们不去观测月亮了,月亮就不存在了呢?”、“上帝不掷骰子”,其实并不是不去观测就不存在,而是说按照量子力学的观点,当不去观测了,粒子就处在不确定的状态,它既可能在这里,又可能在那里,充满随机性,当你观测了,就扰动了目标系统,从而坍缩为你看到的那一种固定的可能。无论是月亮还是太阳,都是由微观粒子组成,那么也可以说当我们不去观测时,它既可能是这样也可能是那样,总之就是混乱不堪的,并不是说不存在。
比如你手中正拿着的手机,你将它放在书桌上不去看它,按照量子力学的说法,它就同时可处在厨房里、客厅里、沙发上,当你观测它了,这么多种可能性就坍缩为你看到的固定的一种了——你面前的书桌上。
伽利略第一次将望远镜对准了宇宙,看到了外面的世界,外面的世界也正因为伽利略的这一次观测而发生了巨大变化,所有的混乱与不确定都在伽利略观测的那一刹那变为了确定。回到题目上来,如果人类不去观测,宇宙是否存在呢?答:当然是存在的,其实前面说了这么多,都没有说最重要的一点,那就是量子力学是微观层面的学问,而非宏观,到了宏观层面上,它就失效了。
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