再相干

作者: 马伊萨 | 来源:发表于2018-07-25 16:34 被阅读519次

    前言

    本人试写的原创科幻小说,将持续更新连载。小说内容主要是围绕量子力学的基础背景和理论,如双缝干涉实验,波粒二象性,不确定性原理(测不准原理),平行宇宙论等。建议读者在阅读前先对这些理论有一个基本了解,将极大的提高阅读趣味。

    窗外景色怡人,大片鲜绿的草地,偶有一小片深绿的树林,房屋之间间隔很远,颜色清新。

    火车匀速行驶着,这节车厢里的内饰是风格古朴的木地板和浅色印花墙纸。印花是淡青色的,形状像是中世纪某领主的图章。

    一个青年男子背对着火车的前进方向坐着,身着黑色西装,白色衬衣,淡青色领带,他仪态里的深沉似乎有点超出他的年纪,他正思考着什么。

    “先生,需要喝什么饮品吗?”面貌阳光的女乘务员热情地问道。

    他转过头向她微笑了一下,微笑里的真诚与之前的深沉形成鲜明的对比。

    “咖啡,谢谢。”

    乘务员把咖啡、牛奶和糖递给她,轻快地走开了。

    他搅动着咖啡,又开始思考。

    “如果我刚才要的是苹果汁,那么又一个平行宇宙中的又一个我将会开始过上同出异辙的生活。”

    他微笑着,基于量子力学的种种思维实验是他向来颇为感兴趣的。

    他想得不太精确,理论上,在他做出选择之前,在选择被呈现的时候,多个平行宇宙就已经产生了。因为每一个选择都存在被选择的可能性,而正如单独的光子在量子态可以以“同时穿过两条缝隙”的方式“自我干涉”,所有可能的选择同时发生了。选择了咖啡的他只是选择之前的他的一个分支,他认为自己做了这个选择,是因为自己已经成为了一个量子路径的“观察者”,观察者的存在破坏了量子本身的二象性,或者说加入了这一特定路径选择所存在的时空结构(即诸多平行宇宙中的一个),成为了这个路径所定义的世界的一部分。

    他选择了咖啡,但选择了苹果汁的他已经存在了。

    窗外景色怡人,大片鲜绿的草地,偶有一小片深绿的树林,房屋之间间隔很远,颜色清新。

    火车匀速行驶着,这节车厢里的内饰是风格古朴的木地板和浅色印花墙纸。印花是淡青色的,形状像是中世纪某领主的图章。

    一个青年男子背对着火车的前进方向坐着,身着黑色西装,白色衬衣,淡青色领带,他仪态里的深沉似乎有点超出他的年纪,他正思考着什么。

    “先生,需要喝什么饮品吗?”面貌阳光的女乘务员热情地问道。

    他转过头向她微笑了一下,微笑里的真诚与之前的深沉形成鲜明的对比。

    “水,谢谢。”

    乘务员把一杯清水递给她,轻快地走开了。

    他拿着玻璃杯,又开始思考。

    “如果我刚才要的是苹果汁,那么又一个平行宇宙中的又一个我将会开始过上同出异辙的生活。”

    他微笑着,基于量子力学的种种思维实验是他向来颇为感兴趣的。

    他想得不太精确,理论上,在他做出选择之前,在选择被呈现的时候,多个平行宇宙就已经产生了。因为每一个选择都存在被选择的可能性,而正如单独的光子在量子态可以以“同时穿过两条缝隙”的方式“自我干涉”,所有可能的选择同时发生了。选择了水的他只是选择之前的他的一个分支,他认为自己做了这个选择,是因为自己已经成为了一个量子路径的“观察者”,观察者的存在破坏了量子本身的二象性,或者说加入了这一特定路径选择所存在的时空结构(即诸多平行宇宙中的一个),成为了这个路径所定义的世界的一部分。

    他选择了水,但选择了苹果汁的他已经存在了。

    他接着想。如果另一个平行宇宙中的我也没有选择苹果汁,但也想到“如果我刚才要的是苹果汁,那么又一个平行宇宙中的又一个我将会开始过上同出异辙的生活。”那么在意识的层面上,我与他又出现了高度相干。如果忽视时间差和一些微小的环境变量,我与他的唯一区别在于面前的这杯饮品不同(如果相同就是同一宇宙),那么如果我把他还回去,而他也想到把它的饮品还回去,那么这两个宇宙的量子态差异就进一步减小,近乎等同。

    可是时间差和环境变量哪是可以说忽视就忽视的,量子的特征在粒子的级别都有明显的显现,如果我迟一微秒起身,或者迟一微妙回来,或者乘务员对我还回去的饮品放置的位置有一毫米的不同,这两个宇宙就仍属退相干的独立时空。他不久前刚读过这句话“只单独考虑量子系统,其随着时间流易的演化是呈非幺正性,虽然量子系统与环境整体随着时间流易的演化是呈幺正性。这样,量子系统的演化貌似具有不可逆性。由于环境拥有几乎无穷大的自由度,而且很难适当地操纵环境,因此,一般而言,量子退相干具有不可逆性。”

    等一下,“貌似”和“一般而言”让他没有就此停止思考。等一下,在我想象所有这些可能性的时候,所有这些宇宙都已经存在了,已经处于量子纠缠状态,就像薛定谔的盒子里既死又活的猫。那么在这无限多的可能性里,总有那两个平行宇宙中的我会在退还饮品时达到完美同步,从而让已经退相干的量子态重新回到相干状态!两个平行宇宙将会转而成为“全等”宇宙!那样会发生什么???他一边想,一边拿起面前的杯子,向乘务员走去。毕竟他也是无限个可能性当中的一个可能性。其实,既然这些“他”经过了同样的思考过程,那么“他们”不就是我?“我”可能也是他们思维中的“他们”中的一个?最终,能够实现这一点的,其实就是“我”?

    他走了两步,又停了下来。他想,可是如果“再相干”并不能在我所在的这一个宇宙成功,即便它确实发生了(在另一平行宇宙),我又如何能知道呢?只能凭借类似墨菲定律的反定律(由于量子退相干及其延伸有着无限的可能性,那么但凡可能发生的都一定会在某一平行宇宙发生)的猜测。况且,如果那样,它即便发生,对我又有什么影响呢?

    可是成功实现了再相干的那个“我”很可能会观察到前所未见的物理学现象,甚至揭开量子力学的新篇章,理论上,那一平行宇宙将迅速在物理学方面超出其他平行宇宙,甚至彻底地革新它作为一个平行宇宙的存在方式,以及与其他平行宇宙的关系。

    可是那跟我有什么关系呢?到那种境地,“他”还是“我”吗?

    他接着想,既然我能想到这样的“再相干”实验,很可能有其他人也已经想到过或者试验过了。而没有听闻过,是因为在我这一平行宇宙它没有成功过。

    但是按之前的推理,它必然已经在某一个平行宇宙成功过,必然有一个平行宇宙中的人实现了已退相干的平行宇宙的再相干,将“平行”宇宙再次“重合”。也就是说,已经存在比我们更了解量子力学的量子生物(姑且这样叫),他们甚至可能有与其他平行宇宙进行干预(interact)的方法,只不过要么未曾与我这一个平行宇宙接触,要么尚未与任何平行宇宙接触,原因也可能是多样的,可能是有的放矢,可能是没有必要这样做,可能是有后顾之忧或者其他我想不到的原因。更加有趣的是,这些掌握了更先进量子知识的存在,与我们有着共同的过去。他不禁感到一丝寒意。

    他把脚步放慢了,仍在向乘务员走去,但几乎一步一停。忽然,他感觉浑身有一种轻飘飘的感觉,对面一个读报纸的人抬头看了一眼,然后眼睁大,再睁大,然后用手指着他的方向,开始颤抖。旁边的人顺着他指的方向看了过来,都瞪大了眼睛。一位女士尖叫了出来,吸引了更多乘客的眼光。他低头去看自己,自己也忍不住惊叫出来…

    在经典的双缝实验中,人类认识到了自己对于物理事实认知的限制。“观察者可以决定是否装置探测器于光子的路径。从决定是否探测双缝实验的路径,他可以决定哪种性质成为物理实在。假若他选择不装置探测器,则干涉图样会成为物理实在;假若他选择装置探测器,则路径信息会成为物理实在。然而,更重要地,对于成为物理实在的世界里的任何特定元素,观察者不具有任何影响。具体而言,虽然他能够选择探测路径信息,他并无法改变光子通过的狭缝是左狭缝还是右狭缝,他只能从实验数据得知这结果。类似地,虽然他可以选择观察干涉图样,他并无法操控粒子会冲击到探测屏的哪个位置。两种结果都是完全随机的。”

    也就是说,当我们试图确定量子的位置(粒子的性质),它就失去了波的性质,由概率性的重叠存在成为了确定的独特存在。而当我们任由其以我们无法用数学模型确定的方式自由运行,我们则可以观察到量子的波的性质,一种量子纠缠状态。也就是之前提到的“同时穿过两条狭缝”和“自我干涉”。需要注意的是,这种区别不是观察者效应,不是误差或者测量技术的限制,而是量子的自身秉性,也就是说,粒子与波的世界,总是只有其中一个向观察者打开大门,而量子本身却横跨这两个世界。

    人们试过用光子、电子、中子、原子甚至分子,都发现了这种奇特的波粒二象性。我们已知道量子物质既有波的性质,也有粒子的性质,可是无法切实地知道概率波包含的各种可能性具体如何同时存在,又是怎样决定何时、何地、以何种方式转换为粒子的物理现实。波粒二象性导致的“测不准原理”使得物理学家感到非常困顿,似乎我们无论以什么样的方式观察、测验,我们所得到的都只是真相的一个侧面、一部分,而非全部。

    但是,想象一下,如果一个量子有自我意识,而选择观察自己的量子性质呢?如此一来,波和粒子的性质可以不再通过宏观现象(路径或干涉图样)来观察,而成为了一种对自我存在的体察,或者说“感受”。这样的结果,不敢说是绝对全面的,但起码是更加全面的。

    可惜的是,我们至今没有遇到过有自我意识的光子、电子、中子、原子或者分子。

    等一下,既然量子力学具有已知维度上的普遍性,量子力学的所有规律也同样适用于我们。也就是说,从高于个人,或者说外于个人的视角来看,我们也是量子。

    而我们是有意识的。

    如果我们观察自己作为量子的存在,我们就超越了波粒二象性的外在限制。

    从来没有人想到过这样做。物理学家们在绞尽脑汁地观察物理世界,从没有想到我们自己也可以被观察,也正在被观察。

    从来没有人这样做过,直到一个在火车上要了咖啡的人,和要了水的人,和要了果汁的人,同时想到了另外二者,并试图开启“跨宇宙”的联系。

    越来越多的人开始向这个方向看了,车厢里的惊叫声、议论声开始响成一片。

    人们看到的不是一个人。

    上面这句话的重音在“一个”上。

    他成为了无数个人影的叠加——这无数个人影位置各不相同,有的稍在前,有的稍在后,有的偏左,有的偏右。这无数个人影动作各不相同,有的在抬手,有的在迈步。这无数个人影的表情也各有不同,有的睁着眼,有的闭着眼,有的更轻松一些,有的更凝重一些。这无数个人影有的颜色更深一些,有的更浅一些,有的几乎是透明的。

    这图景让人们惊呆了,然而人们并不知情,对于他来说,自己身体的叠影只是他体验到的很小的一个部分。

    他看到的图像在叠加,也就是说,视觉中的每一个人,都跟人们看到的他一样,成了无数个人各不相同的人影,环境也在叠影,行李架的叠加如此严重,以至于看到的似乎是一种怪异的超复杂几何体。

    他听到的声音也在叠加,像是有一千个电台环绕着它以不同的速度不同的音量同时播放。

    他的触觉也在叠加,有的感觉触到了风,有的感觉放在火车座椅上,有的感觉握着玻璃杯,有的感觉握着咖啡杯。

    最难以理解的,用文字几乎难以描述的,是他的思维也在叠加。像是无数台计算机运行着不同的程序,而所有这些程序的代码不分次序得都显示在同一个屏幕上,反而看不出任何程序存在的迹象,只感觉是乱码。

    一种混沌却又似乎有迹可循的状态。

    一种无比丰盈却同时无比空虚的状态。

    从来没有人体验过,也不会有没有体验过的人能想象到。

    现在,他是谁?

    那个人们亘古在询问的问题。

    在无法描述的精神喧嚣中他似乎也在很清晰地问自己,“我是谁?”

    未完待续

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