雙縫干涉實驗和延時選擇實驗恐不恐怖,我不知道。但它未來可能是人類確切瞭解“時間本質”、“無窮維宇宙”、“時間穿梭”的鑰匙。它可能會前所未有的顛覆現有宇宙觀,幫助人類建立“統一場論”。
這兩個經典實驗已經窺探到了造物主的“陰謀”。(微觀粒子的運動不被觀測時,它表現為波形態,能同時出現在不同地方,一旦用儀器去觀測,它瞬間變成了粒子型態,只能出現在一個地方,這是什麼魔法?)
宏觀世界是否也存在“疊加態”?
宏觀和微觀都是有參照物的,在某些參照物看來,我們的世界可能都是微觀世界。根據“量子疊加態”,我們的下一秒,我們的下一分鐘,我們的未來,都是無窮種不同狀態的疊加。因為我們的觀測,所以它不斷地塌縮成唯一確定的結果。
這就是說,未來是一個擁有無窮可能的“混沌”,因為人類在觀測它,所以不斷塌縮成唯一的時間節點——我們確切的現在。我們自己就是一隻只“薛定諤的貓”,下一秒就是死或生的疊加。
舉一個簡單例子:此刻你擁有無窮多種選擇,譬如:大叫一聲、打自己一個耳光、眨下眼睛、撞牆……,理論上你處於擁有無窮選擇的“疊加態”。當時間流逝到下一秒,下一秒就變成了確切的現在。
那麼“現在”這個節點,你的狀態就從擁有無窮可能的“量子疊加態”,塌縮成了確定的唯一狀態。從這個意義上來說,不僅僅是微觀粒子,包括我們人類,甚至宇宙一切萬物,都擁有“量子疊加態”屬性。
“時空不連續性”
描述空間變化的最小單位是“普朗克長度”。低於“普朗克長度”,任何粒子的位置都不確定,可以理解為虛無也可理解為無窮,任何測量也沒有意義,也不可測量。描述時間變化的最小單位是“普朗克時間”。小於這個時間,宇宙來不及發生變化,時間量度沒有意義。
根據“空間不連續理論”,我們可以瞭解關於時間的本質:不連續空間從一個躍進到另一個,具體表現為“時間流逝”。兩個相鄰的不連續空間,從一個躍進到另一個所需要的時間,就是我們這個世界的“時間最小長度”(“普朗克時間“是光在真空中透過一個“普朗克長度”所需的時間)。
“時空不連續”,指的是時空並不是一個光滑的整體,它是無數不可分的小整體,組成的大整體。
舉個例子,你看看手錶秒鐘,它是一秒秒地跳。在最微觀的世界,時間也是以“普朗克時間”這樣一下下地跳躍著走。在跳躍中,宇宙是什麼樣子,永遠也不會知道。
空間也是由這樣的小格子“普朗克長度”組成。物質在這樣的小格子中,不斷地跳躍著運動。低於這樣的長度,物質在哪裡?上帝才知道。因為時間太短,刻度太小,宏觀世界的你完全感受不到。
“時間流逝”和“空間運動”都是跳躍式前進的。下一秒的宇宙空間是空白的,當時間到達下一秒,就像爬樓梯一樣,所有物質整體跳過去。這種整體跳躍,是在一個普朗克時間內發生的。大變化都是無數這樣小的跳躍式變化累積而成的。譬如一秒鐘有10的44方這個數量級次的小變化。
舉一個例子:我們放映一部影視作品,它那看起來連續的畫面其實並不是連續的,而是由每秒播放48幀固定圖片組成。如果把它看成一個虛擬世界,那麼這個世界裡時間的最小刻度是四十八分之一秒。
如果一秒鐘觀測48次,那麼就會發現這個世界變成了一張張靜止的圖片,圖片與圖片之間是一片漆黑。每一幀圖片就是不連續的每一幀宇宙,漆黑的間隔是每一幀宇宙之間,不可測的虛無或者混沌。
我們的宇宙也像這部電影,如果換幀速度夠快,你看到裡面的畫面都是連續的,你永遠也不知道換幀過程中發生了啥。
宇宙這部電影的換幀速度,達到了一秒鐘10的44次方的這個數量級。以人類現在的科技水平,目前看不到換幀,可能永遠也看不到,但是可以推算出它是一幀幀的。
同時,宇宙這塊熒幕,也是由無窮小到這樣數量級的小方塊組成。物質從這個小方塊跳到那個小方塊,就是運動。至於是怎麼跳的,跳的過程中發生了什麼,以現在的科技水平是不知道的。
這就是“普朗克時間”和“普朗克長度”,也是時空不連續性的基礎。看到這裡,你可能會發現我們看到的“宇宙”很像一個遊戲畫面。普朗克時間是宇宙換幀時間,普朗克長度是宇宙的解析度。研究“量子物理”,類似於研究虛擬世界的可能性。
兩個“相對論”
在這裡,我要順便解釋“狹義相對論”和“廣義相對論”。“狹義相對論”簡單說就是:物體運動速度會讓時間相應變慢,速度越快的物體能更快地去往未來。也什麼呢?
我直接拿出狹義相對論思想實驗吧:
首先光速是一個恆定的值。假設一輛高速執行的火車和地面有一個發光源同時朝前照射。根據經典物理,火車上的光的速度會等於光速加上火車速度,它會大於光速。這與光速是恆定值形成悖論。
為了消除悖論,火車上的時間,相對於靜止的地面會慢一些。會慢多少呢?慢到光速減去火車速度乘以火車上的一秒鐘等於地面光速乘以地面上的一秒鐘。
透過這個計算,你可以推算火車上的一秒,相對於地面上的一秒它慢多少,得出時間隨速度的變化公式。
火車接近光速時,火車上的時間相對於靜止地面的時間,接近於停止。地面上感覺過了一年,火車上也許才過幾秒鐘,這列火車就是去往未來的火車。
時間描述的是宇宙空間內事物變化的速度。根據狹義相對論,速度越快的物體,時間流逝得越慢;可以描述為速度越快的物體,其“宇宙換幀”速度相對其它物體,變得越慢。
時間是相對的,可能我的一秒相當於你的一年。但是以個體感受來說,我的一秒和你的一秒給彼此的感受都是一樣的。這是因為我在我這個空間的一秒鐘和你在你那個空間的一秒鐘,我們的總“換幀”數是一樣的。
這就好比在那部電影中,你按住慢進,電影裡的人是感覺不到慢進的。例如,我們錄下一個人眨眼睛一秒鐘的影片。其中一個以10倍慢鏡頭播放,一個正常播放。如果這影片中的人有感覺的話,他都會感覺只過了一秒。
時間的本質是描述物體變化的速度。從第三者角度來看,第一個影片裡的時間慢了10倍,變成10秒了啊,他感受不到嗎?他當然感受不到。每一個個體都只是一個主觀的觀測體,他只能感受到自己身上的“換幀”次數,也就是自己的變化次數。這一秒鐘的影片,無論以多慢的速度播放,它的總幀數不變,這影片裡的人感受起來就只有一秒。
在沒有其它參照物的情況下,我們感受的一秒都是一樣長短,因為它的變化次數是固定的,是一秒除以“普朗克時間”那麼多次。坐在愛因斯坦實驗室裡那列火車上的人,如果他終生不下火車,那麼他永遠也不知道自己其實去往了地面上的人類世界的未來。
時間停止或穿越,穿越的不是時間,而是空間。假如宇宙空間裡的萬物變化都是一場“電影”的話,我們如果想去往未來,就需要讓自己的“電影”相對於其他人,進入慢進模式。如果你還能“倒帶”,那你甚至可以回到所有人的過去。(在思想實驗中,理論上如果火車速度大於光速,光速減去火車速度會成為一個負值,可能表現為時間倒流,回到過去。)
實際上,我們都存在於別人的未來或過去,只是這個變化太小,我們完全感受不到。比如,你坐一趟飛機,下機後你實際上就來到了別人的未來。如果想要發生巨大的變化,這個方法有什麼呢?
一是接近光速運動,二是處於扭曲的時空。
如果你能接近光速運動,那麼相對於我們,你的時間就接近於停止狀態,不再流逝。這時候如果你能看到我們,你會發現我們的人生過得像快進一樣,甚至快得像一條光影軌跡。上一秒,那個地球人還是個嬰兒,下一秒他就老了,他的人生軌跡像一條彎彎曲曲的小蟲子。此刻的你就是在不斷地進入到我們的未來時空。
但是根據“狹義相對論”,處於光速的你,運動質量是無窮大,怎麼回事呢?這是因為處於“量子疊加態”,又是觀測體,本應該隨“時間最小長度”無窮分裂的你,因為到達了光速,已經不能再隨著宇宙的“換幀”(宇宙換幀是在兩個普朗克時間之間,接近光速運動物體,它的普朗克時間相對靜止物體要長得多),分裂去平行宇宙空間。宇宙萬物的每一次“換幀”應該都包含一次平行宇宙的分裂。
無窮的你開始疊加在同一個空間,就具有了無窮質量。這裡似乎存在悖論,一個時空旅行,擁有無窮質量的人不就是成了“黑洞”了嗎?看完後面的“廣義相對論”,你會發現這個悖論不存在。如果沒有這樣的悖論,相對論都可能會不正確。(下次有空,我推匯出在這個模型裡,質量隨速度變化的公式,看看和下面愛因斯坦的公式有什麼差距。)
如果想以另外的方式光速旅行,還有兩種可能。
第一種可能:你變成了無質量的類似光一樣的波。
第二種可能:你是一個“波色—愛因斯坦凝聚態”。
“波—愛凝聚態”是在絕對零度時,形成物質的所有粒子靜止或者同步運動。處於“波爾—愛因斯坦凝聚態”的你,全身粒子都是統一運動,已經不具有“量子疊加態”屬性,不會再產生不同分裂。
1995年美國的研究人員創造了一種玻色-愛因斯坦凝聚態。
在極低的溫度下,僅僅略高於負273.15攝氏度的絕對零度,大多數金屬原子,如銣,以相同的量子態存在,在較高的溫度下形成混沌的大雜燴。
理論上,這種狀態下的你如果有意識的話,可以透過加速器把你加速到光速從而進入未來,在此過程中不會引起重量疊加。根據構建的模型,顯然第二種可能更容易達到。
“廣義相對論”簡單說就是“質量會扭曲時空”。再繼續結合影視作品畫面來解釋:我們這一幀宇宙圖片它並不是立體的,它是個像膠片一樣的薄膜。
當然它不是普通薄膜,而是一個十維時空內的D3膜。這個十維時空到底是個什麼樣子,科學家也不知道。在三維空間外的另外六個維度是推算出來的,它們可能是諸如“引力子”、“能量子”之類的物質活動的場所。
我們能夠觀測到的整個宇宙就束縛在一張D3膜上——我們稱之為膜世界。也許其他的地方還飄浮著其他的膜世界,對於束縛在膜上的物質來說,一張膜就是一個宇宙。
DP膜是一個(P+1)維的世介面(P維空間加1維時間)。譬如我們生活的三維時空就是一張D3膜,是一個三維空間加一維時間的世介面。它源自弦理論,你可以把它看成是揉成一團的薄膜,我們宇宙中的一切都在這張薄膜上(弦論極為複雜抽象,要想明白怎麼回事,可以自己找資料)。薄膜上面有凸起,這些凸起是因為物質的重力作用導致。重力越大的地方凸起越高。
為什麼“黑洞”內部只有三個變數(質量、自旋、電荷)沒有時間概念?時間是一個空間躍進到另一個空間產生,在“黑洞”這個點,巨大的引力引起巨大的凸起(可以想象一個放在席夢思床上的鉛球,造成的下陷)。這個凸起的高度已經等於或者大於兩張平行的宇宙D3膜之間的距離。
舉個例子:你在桌上放一張薄膜,薄膜上放一個倒立圖釘。然後在上方,圖釘的高度,攤開另一張薄膜慢慢落下去。圖釘尖和薄膜已經接觸,但其它地方還需要經過兩張薄膜之間的距離除以薄膜下墜速度這樣一個時間長度才能接觸。
圖釘就是“黑洞”,上面的薄膜就是物體的下一幀宇宙圖片,下面的薄膜是這一幀宇宙圖片,下墜速度是光速,薄膜之間的距離就是相鄰兩個宇宙空間的距離(相鄰兩層D3膜的距離,應該就是一個“普朗克長度”)。
在“圖釘”的位置,宇宙換幀相對於其它地方,沒有時間變化。所以“黑洞”裡時間永恆,它根本不存在時間概念,穿越黑洞也可以去往未來。
根據模型,“黑洞”巨大的引力可能會把人拉扯到至少兩張相鄰D3膜的距離的長度。如果你進入黑洞,也許你的頭已經出了“黑洞”去了未來世界,但是你的腳還在上一層膜,還在過去那個宇宙世界。就像一條章魚一般,透過拉長身體,穿過一根細小管道,從一個空間穿梭到另一個空間。
穿過“黑洞”這條管道後,人最終怎麼逃離這條管道,那就不知道。但是我能肯定,在這條管道里,時間是不存在的,你可以永恆活著,甚至意識都應該是存在的。
所以理論上永恆的愛情是存在的,你只需要拉著你深愛的人的手,雙雙一起跳入“黑洞”就達成了“永恆愛情”成就。
“黑洞”可能是去往未來的通道
不同質量“黑洞”這個凸起的高度也是不同的,就像一個漏斗一樣。它的頂端在未來某個時間點的宇宙有一個“白洞”出口。進入“黑洞”的物體包括光,在經過一段時間後,會從“白洞”吐出來。所以我們要去往未來,只需要尋找到時間長度合適的“黑洞”即可。
譬如,如果想去往一年後的未來,這個黑洞怎麼找呢?用一年除以“普朗克時間”得出宇宙的換幀數再乘以普朗克長度,這個結果就是這個合適的黑洞在Dp膜上的凸起高度。根據這個高度可以產生多大引力,應該可以大致推算出需要一個多大質量的黑洞。
另外“蟲洞”和“黑洞”不同。“黑洞”是在兩張不同的薄膜上鑽孔,它可以“跨越時間”。“蟲洞”是在同一張揉得皺巴巴的薄膜上鑽孔,跨越空間,實現“空間旅行”。
譬如,如果你是一隻螞蟻,你從紙的正面跑到背面要繞很長距離,現在你不想繞了,直接在紙上啃個洞鑽過去。這個洞就是“蟲洞”。“蟲洞”可能和“普朗克長度”內的世界有關。
關於這模型中的“相對論“詮釋不再過多闡述,繼續回到“雙縫干涉”這個問題。
上帝到底擲不擲骰子
我們現在的影視作品每一幀畫面都是固定的,無論看多少遍,它的劇情發展都一樣。假如未來某一天,我們影視作品的每一幀畫面並不是提前固定的,透過計算模擬上一幀內容擁有的所有可能變數(量子疊加態),下一幀內容能發展出無窮種可能。
在播放這部影視作品時,無論我們在哪暫停,都只能確切地知道過去已經出現過的畫面和劇情,四十八分之一秒時間過後,熒幕換幀會呈現什麼畫面我們並不能提前知道。
到這裡,就變得非常有意思了。“雙縫干涉實驗”包括“延時選擇實驗”就變成:我們人類現在已經知道宇宙下一幀畫面存在無數種可能(量子疊加態),但為什麼當我觀測時,它就變成了唯一的畫面?是誰在背後給我作出了選擇?
在回答這個問題時,我們結合“空間不連續理論”和上面的舉例,從我們世界的“四十八分之一秒”——“時間最小刻度”來觀測在換幀的一瞬間,那裡到底發生了什麼。
現在,我們讓時間停止。世界暫停在即將觀測,但是還未觀測到微觀粒子透過雙縫的那一幀畫面。我們發現不僅是我們即將觀測的這個粒子,整個宇宙空間內所有能觀測到的一切事物,此刻都處於一種即將激發的“量子疊加態”。一個“普朗克時間”後,宇宙即將出現的新畫面包含了所有可能。
我們按下播放鍵,“啪”的一聲,這個粒子的畫面黑屏了,接著畫面換到了下一幀,我們觀測到微觀粒子通過了雙縫的某個確切位置,又重新處於一種即將被激發的“量子疊加態”,迎接擁有無窮可能的下一幀到來。
原因:粒子因為被觀測,會在宇宙換幀一瞬間,從疊加的“混沌態”分裂成無窮個“確切態”。觀測實際上就是從“混沌”分裂到無窮“確切”的過程。未觀測的微觀粒子,產生干涉現象,這種干涉來自於疊加在一起的這個粒子在其它無數平行宇宙中的無數“影粒子”造成的影響。
一旦觀測,疊加在一起的平行宇宙從“混沌態”分裂成“確切態”,微觀粒子便進入了不同的空間。不同空間中的粒子不會再產生干涉現象。如果取消觀測,它又在一個普朗克時間後變成了“混沌態”。
我們設想上帝把兩個六面骰子分別放在兩個封閉的房間,總共存在三十六種排列組合。然後把這三十六種組合全部疊加在一起。看起來就變成了一個房間中有一個骰子在旋轉,它同時具有六種可能。真實情況是這個房間和骰子組合其實是擁有三十六種可能的疊加態,它同時能拆解成三十六種確切態。
現在當你進入房間觀測骰子,因為處於確切態的你不可能同時進入兩個房間,同時看見三十六種不同確切態。所以在你進入房間即將觀測的一瞬間,疊加的房間和骰子分裂成了三十六種平行選擇。
你的任何一次觀測都只能看到其中一種結果。同時當你進入房間觀測時,骰子的干涉現象也不復存在。因為互相干涉是房間一里骰子數字123456和房間二里骰子相同數字確切態,疊加在同一個空間產生的。這裡房間一和二可以看成兩個平行宇宙,骰子可以看成是這兩個平行宇宙中擁有的變數。
如果你進入的是一號房間,看到骰子的數字是5,你會納悶:根據實驗推測,這個骰子應該是旋轉的,它是1到6的疊加,怎麼會是確切的5?進入二號房間的你,看到骰子的數字是1,也會同樣納悶。無論進入兩個房間的哪一個,觀測到什麼樣的確切數字,你都會有這樣的疑惑。
在這個假設裡,應該最終有三十六個你擁有同樣的疑問。當你走出房間時(停止觀測),這三十六種可能又疊加在一起,依然是一個房間內一顆高速旋轉的骰子。
所以上帝從始至終都沒有在擲骰子,他只是擺放了骰子的所有可能。在真實的世界裡,上帝的房間有無窮多個,上帝的骰子有無窮多面。
此刻,看到這篇文章的你正在眨著眼睛想這個問題,一個從上個“時間最小長度”分裂的你在嚥著口水想這個問題,還有無窮無盡個你……你雖然分裂成了無窮多個,但是無法彼此看到其他人。
在各自的空間,你們都是被自己觀測到的確切的唯一。無窮無盡的確切唯一的你,就組成了你的“量子疊加態”(混沌態)。
如果平行空間的疊加還會產生交叉的話,可能“眨眼睛的你”看到的這篇文章是“咽口水的你”那個世界的我寫的。
我們宇宙的本質可能就想一幀處於“量子疊加態”的畫面,這一幀畫面是隻有一個“普朗克時間”的現在。
未來從某種意義上說根本不存在,它是現在不斷分裂的結果。我們擁有過去和現在,卻從不曾擁有未來,或者說我們因為擁有現在,所以也就有了無窮的可能未來。
數學可能才是所有一切的最終真相
推論:我們甚至可能不是生活在一個虛擬世界,而是生活在一個複雜的數學公式裡。
我們的宇宙是波函式上的一個點。這個波函式由從我們的世界往前推算137億年前的一個“奇點”,突然的一次振動產生。(這個“奇點”停留在137億年的那個宇宙空間。)
如果“奇點”的振動波只是從座標軸的原點沿X軸正負方向傳播。那麼我們的世界以“奇點”為中心在X軸上有一個對稱點,那是我們的映象宇宙,那裡所有的一切與我們一模一樣。
我們是一條直線的一維空間裡的三維宇宙點。這條直線是所有三維宇宙點的一維時間連線,可以整體看成“三維空間+一維時間”。
如果這個“奇點”的振動波是在平面上水平運動,類似於水面上投入了一顆石子。那麼我們的平行宇宙是以奇點為圓心,以137億年為半徑的圓環上所有的類似於我們宇宙的“點”。我們是一個平面的二維空間裡的三維宇宙點。整個振動波紋可以看成“四維空間+一維時間”。
如果這個“奇點”的振動波是全空間運動,類似於廣播塔尖發射電磁波。那麼我們的平行宇宙是以奇點為圓心,以137億年為半徑的圓球表面所有類似於我們宇宙的“點”。我們是一個立體的三維空間裡的三維宇宙點。整個球形波紋可以看成“五維空間+一維時間”。
我個人認為第三種的可能性最大。根據這個理論,我推測我們宇宙之所以膨脹,是因為在圓球表面,緊挨著我們宇宙的那些“點”(和我們類似的我們的平行宇宙),它們的引力拉扯著我們宇宙不斷膨脹。
因為從奇點第一次產生振動,形成第一個球形三維空間開始,球面上其它“點”(與我們相鄰緊挨的平行宇宙)拉扯我們宇宙膨脹的引力便開始起作用。所以我們的宇宙膨脹了137億年是正確的。
這個以奇點為圓心,137億年為半徑的實心球體,可以整體看成一個“五維空間+一維時間”的六維時空。把這個“五維空間”看成一個新的“點”,再找到它的“奇點”,找出這個“五維空間”的平行,可以建立一個“七維空間+一維時間”的八維時空。
無限迴圈下去,理論上可以建立一個“無窮維”空間。但是研究“超弦理論”的科學家說只要一個“九維空間”的模型就可以統一所有理論,解釋一切。
如果把這個“無窮維”空間縮小,可以繼續把它看成一個微觀粒子。假如這個“粒子“能組成一個物體,那這個物體就是“克蘇魯神話”中不被理解的那些“全知全視全能”的至高“混沌神”了。
文章涉及到空間不連續理論,相對論,平行宇宙,時間的本質,量子物理等,不明白大家是否能看懂。
(我是非常嚴肅的態度寫的這篇文章。它既不是科普又不是科幻,是在試著整合現有理論的基礎上,加上聯想搭建起來的一個統一模型。這些理論包括了“相對論”、“量子物理”、“超弦理論”、“平行宇宙”等。這個模型的正確性也有待驗證。驗證它有兩個方向:1、快門速度接近普朗克時間的相機拍照。2、觀測普朗克長度內的世界變化。或許,未來某一天發現我們的世界真的是計算機模擬的,那麼一切解釋都簡單了。)
去往未來
根據模型推斷,人這種生物確實可以去往過去和未來。我們這個宇宙,去往未來只需要你穿行空間的速度,比宇宙換幀的速度快。但是,無論你去往過去或未來,你都會發現在那個世界你從來不曾存在過。
因為當你逃離你這一幀宇宙畫面時,你在畫面中的一切待激發的“量子疊加態”就不存在了,從而導致下一幀畫面裡,透過下一幀演算過去的下下幀,下下下…幀畫面裡的“你”都不存在。
但欣慰的是,當你選擇進入未來某一幀時,你又變成了一個被演算的存在的“量子疊加態”變數。唯一的缺點是,根據模型,在回到過去或未來的那一瞬間,你的記憶也永久改變了,你甚至不知道你是直接穿越過來的。(所以我們現在的地球是從過去整體穿越而來也不一定。)