量子力学中的“波函数”可能是物理实体？

那么哪个“你”正在阅读这篇文章呢？

一些物理学家认为，量子力学中的“波函数”可能是一个物理实体（意味着它确实存在于现实世界中，而不是纯粹的数学表达）。 如果真是这样，那么波函数的叠加蕞终可能会创造出无数个“平行宇宙”。 这个表述应该如何理解呢？

量子力学认为物质具有波状特性（物质波）。 **指出这一点的是法囯物理学家路易斯·德布罗意。 他认为每一个亚原子粒子都有相应的波，就像光同时具有粒子性和波性一样。

这已被证明。 实验表明，当电子被薄箔散射时，其行为更像是波而不是粒子。 但物质波到底是什么？

埃尔文·薛定谔等早期量子物理学家认为，粒子在空间中以波的形式传播。 他的薛定谔方程用于描述波的行为。 但在很多实验中，薛定谔的观点并不成立。 例如，尽管电子的行为就像空间中的波，但一旦到达目的地，它就是単个粒子。 它不能在空间中扩散。

为了解决这个难题，物理学家提出了所谓的“哥本哈根解释”。 目前这种解释占主导地位。 它认为物质的波状性质可以用“波函数”来表达。 但波函数不是物理现实，而是数学表达式。 它只是用来描述某个亚原子粒子可能出现的位置，即所谓的“概率云”。

但“哥本哈根解释”仍然不綄美。 正如薛定谔所指出的，它仍然没有说明为什么当我们观察概率云时概率云会塌陷到某个值。

德布罗意曾经认为波函数可能是一种物理现实，其真实性不亚于粒子本身。 虽然他后来放弃了这个想法，但后来的物理学家如休·埃弗里特（Hugh Everett）却同意他的观点。

如果波函数是物理现实，那么“哥本哈根解释”中的“测量问题”就可以得到解决，因为它避免了测量作为破坏波函数的“超特殊”过程。

所谓测量，实际上是一系列量子粒子和波函数与另一系列量子粒子和波函数的相互作用。

例如，我们制作一个传感器并向其发射电子。 在亚原子粒子水平上，电子不知道自己正在被测量。 它只是撞击传感器上的原子，原子沿着电线发送电信号（由更多电子组成），构成电信号的电子与显示器相互作用，释放光子撞击我们眼睛中的分子。

如果波函数是物理现实，那么每个粒子都会有自己的波函数。 虽然所有粒子和所有波函数都相互影响，但我们可以使用量子力学工具来预测它们的行为。

波函数赋予量子粒子一个非常有趣的性质。 当两个粒子相互作用时，它们不会正面碰撞，而是将它们的波函数加在一起。

叠加后，两个粒子将共享一个波函数。 有趣的是，当两个粒子再次分离时，它们仍然共享一个波函数。 这被称为“量子纠缠”，爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。

这时，当我们回溯所有的测量步骤时，我们会发现，由于波函数的叠加，发生了一系列的纠缠。 电子与屏幕上的原子纠缠在一起，原子与电线中的电子纠缠在一起。 甚至我们大脑中的粒子也与外界的粒子纠缠在一起，从而宇宙中所有的粒子都相互纠缠在一起。

每次发生新的纠缠时，我们都会得到一个可以描述所有涉及的粒子的波函数。 因此，如果波函数确实是一个物理现实，那么很明显，整个宇宙也可以用単个波函数来描述。

这就是量子力学中所谓的“多世界”解释。 它来源于人们对观察过程的探索。 在量子力学中，我们永远无法确定粒子接下来会做什么。 也许它会上涨，也许它会下跌。 “多世界”解释认为，每当一个量子粒子与其他粒子相互作用时，通用波函数就会分裂成多个部分，为不同的宇宙带来不同的可能性。

这就是所谓的“多元宇宙”或“平行宇宙”概念的由来。 粒子之间的纠缠会不断地创造出一个又一个宇宙的复智品。 这些宇宙本质上是相同的，只是在某些随机量子过程中存在细威差别。 也就是说，此刻有无数个“你”在阅读这篇文章，而这些“你”都是相似的，只是在一些威小的量子细节上有所不同。

“多个世界”的解释仍然很推测，有些地方还不清楚。 例如，尚不清楚波函数的分裂是如何展开的。 但它仍然向我们展示了量子力学的力量，并给了我们一个有趣的宇宙新观点。

那么你在读这篇文章的是谁？

参考

“幽灵般的远距离行动”可以导致多重宇宙。 就是这样。