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量子物理或可解釋祖父悖論

物理學家通過對量子物理學研究發現,我們可以通過量子物理來解決祖父悖論的問題,這是一個物理學上最怪異的思想實驗之一。


如果你可以回到過去殺死你的祖父,事情將會怎樣?可揭示量子力學的一種量子模型破解了這一窘境,甚至破解量子密碼學。


當你處於封閉類時曲線中,你過完今天,才會有明天。而當你進入封閉類時曲線後,明天就意味著今天的結束。

量子物理或可解釋祖父悖論



2009年6月28日,世界著名物理學家史蒂芬?霍金在劍橋大學舉辦了一場宴會,宴會上有氣球、飯前點心和冰鎮香檳。每個人都收到了邀請,但卻無一人出席。情況和霍金預料的差不多,因為他是在宴會結束後才發出的邀請。他說,這是「為未來的時間旅行者舉辦的一次歡迎會,」是為了證明他2009年的一個推測——人類實際上不可能回到過去,而進行的一次玩笑實驗。但霍金可能錯了。近期,研究者已經從數學角度為時間旅行的可行性提供了初步證據。該研究觸及到了我們對宇宙認識的核心。時間旅行絕不僅僅是科幻小說的一個主題,解決這個問題將對基礎物理學和一系列如量子密碼學、計算機技術等實際應用產生深刻影響。


時間旅行這一推測來源於一個事實,即即便是最無懈可擊的物理理論也沒有說我們不可能回到過去。根據愛因斯坦的廣義相對論,回到過去的可能性是存在的。在廣義相對論中,引力被描述為由能量和物質導致的時空彎曲。強大的引力場,如旋轉黑洞產生的引力場,理論上可以徹底改變世間萬物的構造,使時空自動反彈回去。如此便產生了「封閉類時曲線」,簡稱CTC,即人們可以穿越回過去的一個封閉圈。

量子物理學的建立被認為是上個世紀最成功的理論之一,經過幾位量子大師的完善後該理論至今已經演化了一百多年,雖然多數科學家認為量子物理學引領著物理學的發展方向,但是該理論衍生出許多奇特的宏觀解釋,並導致許多悖論性的問題出現,與此同時該理論卻又符合當前的實驗結論,這正是量子物理的神奇所在,看似模糊性的解釋卻能夠真正解決問題。一些物理學家認為量子物理甚至可以解決物理學史上最怪異的思想實驗:祖父悖論。

量子物理或可解釋祖父悖論



祖父悖論的形成起源於時間旅行存在特殊的解,也意味著我們有可能回到過去,但是如果我們回到過去並將你的祖父殺死,那麼你在時空中處於何種位置?從邏輯上講這不可能出現,如果你的祖父殺死了,那麼你的父親也不可能出現,於是你就不會來到這個世界上;換個說法,如果你不會來到這個世界上,那麼就意味著你的祖父不會死,因為除了你之外沒有人會去殺死他,回過頭來再看,如果你的祖父沒有死,為什麼你就不會出現呢?於是這個問題進入了不可調解的死循環。


悖論形成的前提是你有機會回到過去,也就是說時間旅行一旦出現,那麼你和你的祖父之間就出現說不清道不明的關係,物理學家認為量子物理可以解決這個問題,雖然我們不能進入封閉類時曲線回到過去,但是建立在量子物理基礎上的理論認為可以通過量子疊加提供一個既可以進行時間旅行,又能消除悖論矛盾的解,回到過去的光子可以在任何時候都處於疊加的狀態,有些會與事件產生衝突,有些則不會,這樣悖論就有可能被避免。

對於物理學家而言,這就像一個電子存在的軌道位置服從概率分布那樣,電子並沒有固定的軌道,只不過它在這個位置出現的概率更大而言,同理疊加狀態時我們也可以通過概率理論來避免進入悖論。量子物理中的粒子行為提供了開放和閉合的可能性空間,在開放的空間中,悖論問題就有可能得到解決。

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