摘要：科学家通过模拟量子系统，发现了一个惊人的现象：我们的古典世界可能是从量子力学的多世界解释中冒出来的。这事儿听起来是不是有点玄乎？别急，让我给你慢慢道来。

科学家通过模拟量子系统，发现了一个惊人的现象：我们的古典世界可能是从量子力学的多世界解释中冒出来的。这事儿听起来是不是有点玄乎？别急，让我给你慢慢道来。

图释：休·埃弗雷特三世 （Hugh Everett III） 在 1957 年在普林斯顿大学的博士论文中发展了量子力学的多世界解释。研究生毕业后，他离开物理学，为美国军队工作。信用：AZQuotes.com（带有 https://alchetron.com/Hugh-Everett-III 的链接）。有关版权政策，请参阅第 3 节 https://www.azquotes.com/terms_of_use.html

先说说背景，量子力学里有个让人头疼的问题，就是我们的现实世界，那些看得见摸得着的原子、猫、游泳池里的浮条，它们是怎么从量子波函数的一大堆解中冒出来的？这个问题困扰了科学家们很久，因为量子世界和我们的宏观世界看起来是那么不同。

在量子力学里，有一个叫做“波函数坍缩”的概念，简单来说，就是波函数从多种可能性中“选择”一个变成现实。比如薛定谔的猫，这个思想实验里，猫在盒子里既是死的也是活的，直到你打开盒子“测量”它，波函数才坍缩成一个确定的状态。

但现在，西班牙的一个量子理论团队用数值模拟告诉我们，当把视角放大到宏观尺度时，我们熟悉的古典世界特征可以从量子系统中自然出现。他们的研究发表在《物理评论X》上。

这个团队的领头人Philip Strasberg说，量子物理和我们对单个电子、原子或光子的古典体验是不一致的。但如果我们关注的是那些我们人类能感知的粗略量，比如早晨咖啡的温度或者石头的位置，他们的结果显示量子干涉效应——也就是那些导致量子行为怪异的东西——会消失。

这就像是，想象一个装满水的淋浴袋，你在袋子上戳几个洞，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，但流出来的水却是相对平滑的。这和量子系统在宏观世界中表现出我们熟悉和感觉亲切的东西是一个道理。

但这里有个技术问题，就是我们怎么能把多宇宙和我们在一个宇宙中的古典体验协调起来？毕竟我们从没见过既死又活的猫。在他们的论文中，Strasberg和他的同事们写道，如果我们能用古典的方式去推理不同世界或历史，那么谈论不同的世界或历史就变得有意义了。

他们尝试用新的方法来解决这个问题。以往的研究引入了量子退相干的概念，即我们所见的物体是从量子系统与环境相互作用时产生的许多叠加态中出现的。但这种方法有个问题，它只对特定类型的相互作用和初始波函数有效。

相比之下，这个团队展示了从许多可能的波函数演化（具有许多能级）中，一个稳定的、自洽的特征集合在可观测的、非微观尺度上出现。这个解决方案没有微调问题，适用于广泛的初始条件和能级间相互作用的细节。

Strasberg告诉我们，他们提供了清晰的证据，这种量子干涉效应的消失发生得非常快——精确地说：随着系统大小的增加，以指数速度快速消失。也就是说，即使是几个原子或光子也能表现得像古典物体。而且这是一个普遍现象，不需要任何微调：古典世界的出现是不可避免的。

他们对非平凡量子系统进行了多达五步时间的数值模拟，并且模拟了高达50,000个能级。虽然这个演化规模与模拟日常古典现象所需的规模相比仍然很小，但已经比以往的任何工作都要大得多。

他们考虑了广泛的初始波函数和耦合强度的选择，发现大约相同的大尺度稳定分支结构存在——稳定的、缓慢演化的宏观结构的出现。

“令人惊讶的是，我们还明确地展示了有趣的古典世界可以从整体处于热力学平衡的量子系统中出现。尽管这种情况在我们的宇宙中非常不可能，但它仍然展示了秩序、结构和时间箭头可以在量子多宇宙的单个分支上出现，而整体看起来是混乱的、无结构的和时间对称的。”

将他们的工作与统计力学联系起来，宏观特征如温度和压力是从随机运动的粒子混合中出现的，他们发现一些分支导致熵增加的世界，而另一些分支导致熵减少的世界。这样的世界将具有相反的熵时间箭头。

这项研究不仅仅是理论上的突破，它还为我们理解量子世界和宏观世界的联系提供了新的视角。它告诉我们，即使在量子多宇宙的混沌中，秩序和结构也是可能的。这不仅仅是物理学的进步，也是我们对宇宙理解的一大步。

参考文献：

Discover the latest in science, tech, and space with over 100,000 subscribers who rely on Phys.org for daily insights. Sign up for our free newsletter and get updates on breakthroughs, innovations, and research that matter— daily or weekly .

来源：人工智能学家