科学家通过模拟量子系统，发现了(le)一(yī)個(gè)惊人的(de)现象：我們(men)的(de)古典世界可能是(shì)从量子力学的(de)多世界解释中(zhōng)冒出来的(de)。这事儿听起来是(shì)不(bù)是(shì)有点玄乎？别急，让我给你慢慢道来。
图释：休·埃弗(fú)雷特三世 （Hugh Everett III） 在 1957 年在普林斯顿大学的(de)博士论文中(zhōng)发展了(le)量子力学的(de)多世界解释。研究生毕业后，他离开物理学，为美国军队工作。信用(yòng)：AZQuotes.com（带有
先说说背景，量子力学里有個(gè)让人头疼的(de)问题，就是(shì)我們(men)的(de)现实世界，那些看得见摸得着的(de)原子、猫、游泳池里的(de)浮条，它們(men)是(shì)怎么从量子波函数的(de)一(yī)大堆解中(zhōng)冒出来的(de)？这個(gè)问题困扰了(le)科学家們(men)很久，因为量子世界和我們(men)的(de)宏观世界看起来是(shì)那么不(bù)同。
在量子力学里，有一(yī)個(gè)叫做“波函数坍缩”的(de)概(gài)念，簡(jiǎn)单来说，就是(shì)波函数从多种可能性中(zhōng)“选择”一(yī)個(gè)变成现实。比如薛定谔的(de)猫，这個(gè)思想实验里，猫在盒子里既是(shì)死的(de)也是(shì)活的(de)，直到(dào)你打开盒子“测量”它，波函数才坍缩成一(yī)個(gè)确定的(de)状态。
但(dàn)现在，西班牙的(de)一(yī)個(gè)量子理论团队用(yòng)数值模拟告诉我們(men)，当把视角放大到(dào)宏观尺度(dù)时，我們(men)熟悉的(de)古典世界特征可以从量子系统中(zhōng)自然出现。他們(men)的(de)研究发表在《物理评论X》上。
这個(gè)团队的(de)领头人Philip Strasberg说，量子物理和我們(men)对单個(gè)电子、原子或光子的(de)古典体验是(shì)不(bù)一(yī)致的(de)。但(dàn)如果我們(men)关注的(de)是(shì)那些我們(men)人类能感知的(de)粗略量，比如早晨咖啡的(de)温度(dù)或者石头的(de)位置，他們(men)的(de)结果显示量子干涉效应——也就是(shì)那些导致量子行为怪异的(de)东西——会消失。
这就像是(shì)，想象一(yī)個(gè)装满水的(de)淋浴袋，你在袋子上戳几個(gè)洞，水会从袋子里流出来，虽然水分子在里面频繁碰撞、随机运动，但(dàn)流出来的(de)水却是(shì)相对平滑的(de)。这和量子系统在宏观世界中(zhōng)表现出我們(men)熟悉和感觉亲切的(de)东西是(shì)一(yī)個(gè)道理。
但(dàn)这里有個(gè)技(jì)术问题，就是(shì)我們(men)怎么能把多宇宙和我們(men)在一(yī)個(gè)宇宙中(zhōng)的(de)古典体验协调起来？毕竟我們(men)从没见过既死又活的(de)猫。在他們(men)的(de)论文中(zhōng)，Strasberg和他的(de)同事們(men)写道，如果我們(men)能用(yòng)古典的(de)方式去推理不(bù)同世界或历史，那么谈论不(bù)同的(de)世界或历史就变得有意义了(le)。
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他們(men)尝试用(yòng)新的(de)方法来解决这個(gè)问题。以往的(de)研究引入了(le)量子退相干的(de)概(gài)念，即我們(men)所见的(de)物体是(shì)从量子系统与环境相互作用(yòng)时产生的(de)许多叠加态中(zhōng)出现的(de)。但(dàn)这种方法有個(gè)问题，它只对特定类型的(de)相互作用(yòng)和初(chū)始波函数有效。
相比之下，这個(gè)团队展示了(le)从许多可能的(de)波函数演化（具有许多能级）中(zhōng)，一(yī)個(gè)稳定的(de)、自洽的(de)特征集合在可观测的(de)、非微观尺度(dù)上出现。这個(gè)解决方案没有微调问题，适用(yòng)于广泛的(de)初(chū)始条件和能级间相互作用(yòng)的(de)细节。
Strasberg告诉我們(men)，他們(men)提供了(le)清晰的(de)证据，这种量子干涉效应的(de)消失发生得非常快——精确地说：随着系统大小的(de)增加，以指数速度(dù)快速消失。也就是(shì)说，即使是(shì)几個(gè)原子或光子也能表现得像古典物体。而(ér)且(qiě)这是(shì)一(yī)個(gè)普遍现象，不(bù)需要任何微调：古典世界的(de)出现是(shì)不(bù)可避免的(de)。
他們(men)对非平凡量子系统进行了(le)多达五步时间的(de)数值模拟，并且(qiě)模拟了(le)高达50,000個(gè)能级。虽然这個(gè)演化规模与模拟日常古典现象所需的(de)规模相比仍然很小，但(dàn)已经比以往的(de)任何工作都要大得多。
他們(men)考虑了(le)广泛的(de)初(chū)始波函数和耦合强度(dù)的(de)选择，发现大约相同的(de)大尺度(dù)稳定分支结构存在——稳定的(de)、缓慢演化的(de)宏观结构的(de)出现。
“令人惊讶的(de)是(shì)，我們(men)还明确地展示了(le)有趣的(de)古典世界可以从整体处于热力学平衡的(de)量子系统中(zhōng)出现。尽管这种情况在我們(men)的(de)宇宙中(zhōng)非常不(bù)可能，但(dàn)它仍然展示了(le)秩序、结构和时间箭头可以在量子多宇宙的(de)单個(gè)分支上出现，而(ér)整体看起来是(shì)混乱的(de)、无结构的(de)和时间对称的(de)。”
将他們(men)的(de)工作与统计力学联系起来，宏观特征如温度(dù)和压力是(shì)从随机运动的(de)粒子混合中(zhōng)出现的(de)，他們(men)发现一(yī)些分支导致熵增加的(de)世界，而(ér)另一(yī)些分支导致熵减少的(de)世界。这样的(de)世界将具有相反的(de)熵时间箭头。
这项研究不(bù)仅仅是(shì)理论上的(de)突破，它还为我們(men)理解量子世界和宏观世界的(de)联系提供了(le)新的(de)视角。它告诉我們(men)，即使在量子多宇宙的(de)混沌中(zhōng)，秩序和结构也是(shì)可能的(de)。这不(bù)仅仅是(shì)物理学的(de)进步，也是(shì)我們(men)对宇宙理解的(de)一(yī)大步。
参考文献：
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来自：人工智能学家
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