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无限穿越之混沌效应

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本文中多位面MVI的量子论背景介绍(第2/2页)
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含两个变量的坐标(x,y)来表示,例如(1,2),或者(4.3,5.4),这两个数字分别表示该点在x轴和y轴上的投影。当然,并不一定要使用直角坐标系统,也可以用极坐标或者其他坐标系统来描述一个点,但不管怎样,对于2维平面来说,用两个数字就可以唯一地指明一个点了。如果要描述三维空间中的一个点,那么我们的坐标里就要有3个数字,比如(1,2,3),这3个数字分别代表该点在3个互相垂直的维度方向的投影。

    让我们扩展一下思维:假如有一个四维空间中的点,我们又应该如何去描述它呢?显然我们要使用含有4个变量的坐标,比如(1,2,3,4),如果我们用的是直角坐标系统,那么这4个数字便代表该点在4个互相垂直的维度方向的投影,推广到n维,情况也是一样。诸位大可不必费神在脑海中努力构想4维或者11维空间是如何在4个乃至11个方向上都互相垂直的,事实上这只是我们在数学上构造的一个假想系统而已。我们所关心的是:n维空间中的一个点可以用n个变量来唯一描述,而反过来,n个变量也可以用一个n维空间中的点来涵盖。

    现在让我们回到物理世界,我们如何去描述一个普通的粒子呢?在每一个时刻t,它应该具有一个确定的位置坐标(q1,q2,q3),还具有一个确定的动量p。动量也就是速度乘以质量,是一个矢量,在每个维度方向都有分量,所以要描述动量p还得用3个数字:p1,p2和p3,分别表示它在3个方向上的速度。总而言之,要完全描述一个物理质点在t时刻的状态,我们一共要用到6个变量。而我们在前面已经看到了,这6个变量可以用6维空间中的一个点来概括,所以用6维空间中的一个点,我们可以描述1个普通物理粒子的经典行为。我们这个存心构造出来的高维空间就是系统的相空间。

    假如一个系统由两个粒子组成,那么在每个时刻t这个系统则必须由12个变量来描述了。但同样,我们可以用12维空间中的一个点来代替它。对于一些宏观物体,比如一只猫,它所包含的粒子可就太多了,假设有n个吧,不过这不是一个本质问题,我们仍然可以用一个6n维相空间中的质点来描述它。这样一来,一只猫在任意一段时期内的活动其实都可以等价为6n空间中一个点的运动(假定组成猫的粒子数目不变)。我们这样做并不是吃饱了饭太闲的缘故,而是因为在数学上,描述一个点的运动,哪怕是6n维空间中的一个点,也要比描述普通空间中的一只猫来得方便。在经典物理中,对于这样一个代表了整个系统的相空间中的点,我们可以用所谓的哈密顿方程去描述,并得出许多有益的结论。

    MWI的关键在于:虽然宇宙只有一个波函数,但这个极为复杂的波函数却包含了许许多多互不干涉的“子世界”。宇宙的整体态矢量实际上是许许多多子矢量的叠加和,每一个子矢量都是在某个“子世界”中的投影,代表了薛定谔方程一个可能的解,但这些“子世界”却都是互相垂直正交,彼此不能干涉的!

    为了各位容易理解,我们假想一种没有维度的“质点人”,它本身是一个小点,而且只能在一个维度上做直线运动。这样一来,它所生活的整个“世界”,便是一条特定的直线,对于这个质点人来说,它只能“感觉”到这条直线上的东西,而对别的一无所知。现在我们回到最简单的二维平面。假设有一个矢量(1,2),我们容易看出它在x轴上投影为1,y轴上投影为2。如果有两个“质点人”A和B,A生活在x轴上,B生活在y轴上,那么对于A君来说,他对我们的矢量的所有“感觉”就是其在x轴上的那段长度为1的投影,而B君则感觉到其在y轴上的长度为2的投影。因为A和B生活在不同的两个“世界”里,所以他们的感觉是不一样的!但事实上,“真实的”矢量只有一个,它是A和B所感觉到的“叠加”!

    我们的宇宙也是如此。“真实的,完全的”宇宙态矢量存在于一个非常高维的希尔伯特空间中,但这个高维的空间却由许许多多低维的“世界”所构成(正如我们的三维空间可以看成由许多二维平面构成一样),每个“世界”都只能感受到那个“真实”的矢量在其中的投影。因此在每个“世界”看来,宇宙都是不同的。但实际上,宇宙波函数是按照薛定谔方程演化的叠加态。

    宇宙在薛定谔方程的演化中被投影到多个“世界”中去,在每个世界中产生不同的结果。这样一来,在宇宙的发展史上,就逐渐产生越来越多的“世界”。历史只有一个,但世界有很多个!史学是研究过去的学问。但在物理上,过去、现在、未来并不是分得很清楚的,至少理论中没有什么特征可以让我们明确地区分这些状态。站在物理的角度谈“历史”,我们只把它定义成一个系统所经历的一段时间,以及它在这段时间内所经历的状态变化。比如我们讨论封闭在一个盒子里的一堆粒子的“历史”,则我们可以预计它们将按照热力学第二定律逐渐地扩散开来,并最终达到最大的热辐射平衡状态为止。当然,也有可能在其中会形成一个黑洞并与剩下的热辐射相平衡,由于量子涨落和霍金蒸发,系统很有可能将在这两个平衡态之间不停地摇摆,但不管怎么样,对应于某一个特定的时刻,我们的系统将有一个特定的态,把它们连起来,就是我们所说的这个系统的“历史

    我们要时刻记住,在量子力学中一切都是离散而非连续的,所以当我们讨论“一段时间”的时候,我们所说的实际上是一个包含了所有时刻的**,从t0,t1,t2,一直到tn。所以我们说的“历史”,实际上就是指,对应于时刻tk来说,系统有相应的态Ak。

    我们还是以广大人民群众喜闻乐见的比喻形式来说明问题。想象一支足球队参加某联赛,联赛一共要进行n轮。那么,这支球队的“历史”无非就是:对应于第k轮联赛(时刻k),如果我们进行观测,则得到这场比赛的结果Ak(Ak可以是1:0,2:1,3:3……等等)。如果完整地把这个球队的“历史”写出来,则大概是这个样子:

    1:2,2:3,1:1,4:1,2:0,0:0,1:3……

    为了简便起见,我们现在仅仅考察一场比赛的情况。一场比赛所有可能的“历史”的总数,理论上说是无穷多的,当然在现实里,比分一般不会太高。如果比赛尚未进行,或者至少,我们尚不知道其结果,那么对于每一种“历史”我们就只能估计它发生的可能性。在实际中,即使是概率也经常很难算准(尽管参考**公司的赔率或者浏览一些赌波网站或许能提供某些帮助,但它们有时候是相当误导的),但我们在此讨论的是理论问题,因此我们就假定通过计算,关于任何一种历史我们都能够得到一个准确的概率。比方说,1:0获胜这样一种“历史”发生的可能性是10%,1:2落败则有20%……等等。

    所以主角所具有的穿越效能其实对穿越世界和元世界都是互相作用影响的!而这种演变效果是难以预测乃至混沌的

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