量子的科学原理(PNP问题与宇宙量子本性的惊人关系)

量子力学是描述原子和电子等粒子所处微观世界的理论,它所揭示的微观物理与日常生活中看到的宏观物理很不一样。处于所谓“叠加态”的微观粒子之状态是不确定的,比如:电子可以几乎同时位于几个不同的地点,直到被观察测量(观测)时,才在某处出现。薛定谔就在1935年编出“薛定谔之猫”佯谬:如果宏观世间遵循量子力学,那么薛定谔之猫将同时既死又活,而不是非死即活!“薛定谔之猫”是薛定谔试图说明量子力学在宏观条件下的不完备性而提出的一个思想实验。

量子的科学原理(PNP问题与宇宙量子本性的惊人关系)(1)

薛定谔之猫

自然科学中的一大谜团是为什么我们无法观察到宏观的量子效应如量子叠加态。现在,一位以色列科学家将该问题与计算复杂性问题P/NP联系起来(P指多项式时间,NP指非确定性多项式时间)。描述任何量子对象的方程式是薛定谔方程,物理学家相信它可以描述宇宙中的一切,包括宏观对象甚至宇宙本身。

以色列本古里安大学的阿卡迪·玻洛丁夫认为,用薛定谔方程描述宏观系统的一个隐含假设是方程能在合理的时间内计算出结果。这个隐含假设对于简单系统无疑是正确的,但计算复杂系统的量子本性是非常困难或者不可能的。玻洛丁提出一个假设:描述宏观系统的薛定谔方程没有办法在合理的时间内解出。他认为这是一个NP-hard问题。

所有的NP-hard问题在数学上是等价的,如果P不等于NP(实际上大部分计算机科学家都认为P≠NP),那么这就意味着宏观量子效应与客体不可能存在,从而解释了为什么我们在宏观世界中无法观察到量子叠加态。

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