一項新的理論表明，量子世界的奇異行為——物體同時存在於兩個地方，光表現為波或粒子——可能是由許多“平行”的日常世界之間的相互作用造成的。
“這與之前的量子解釋有根本性的轉變，”澳大利亞布里斯班格里菲斯大學的理論量子物理學家霍華德·懷斯曼說，他與同事在《物理評論X》中描述了這一想法。
理論家們試圖透過各種數學框架來解釋量子行為。一種較早的解釋認為，經典世界源於多個同時存在的量子世界。但是，由理論家休·艾弗雷特三世在 20 世紀 50 年代開創的“多世界”方法依賴於世界彼此獨立地分支，並且根本不相互作用（參見“多世界：在這裡看到我，在那裡看到我”）。
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相比之下，懷斯曼的團隊設想許多世界相互碰撞，稱之為“多相互作用世界”方法。就其本身而言，每個世界都受經典牛頓物理學支配。但是，這些世界的相互作用運動共同產生了物理學家通常歸因於量子世界的現象。
接受檢驗
作者闡述了這種相互作用如何產生量子現象的數學原理。例如，一個眾所周知的量子行為例子是，當粒子能夠穿過一個能量屏障時，而在經典世界中它們無法獨自克服這個屏障。懷斯曼說，在他的場景中，當兩個經典世界從兩側接近能量屏障時，其中一個世界會加速，而另一個世界會反彈。因此，領先的世界將像量子隧穿中的粒子一樣，穿過看似不可逾越的屏障。
物理學家描述了他們認為可以用許多相互作用世界來解釋的幾個其他量子現象的例子。例如，他們計算出，41 個相互作用的世界如何產生著名的雙縫實驗中看到的量子干涉，該實驗證明光可以表現為波或粒子。
但是，仍有許多工作要做。“我們絕沒有回答這種轉變所帶來的一切問題，”懷斯曼說。除此之外，他和他的合作者尚未克服諸如解釋他們的多相互作用世界理論如何解釋量子糾纏之類的挑戰，量子糾纏是一種粒子在距離上分離但在其屬性方面仍然相關的現象。
雙重方法
懷斯曼說，他希望招募其他研究人員來幫助解決諸如世界之間需要什麼樣的力才能相互作用，以及這些世界是否需要特殊的初始條件才能相互作用的問題。“激勵我的是尋找一種以自然的方式再現量子現象的令人信服的現實理論，”他說。
密歇根大學安娜堡分校的物理學哲學家查爾斯·塞本斯說，他對這種新方法感到興奮。他獨立地發展了類似的想法，他給這種想法起了個自相矛盾的名字，叫牛頓量子力學。本質上，他和懷斯曼的團隊對同一個總體想法採取了不同的方法。“他們對諸如基態能量和量子隧穿等特定現象進行了非常好的分析——我更深入地討論了機率和對稱性，”塞本斯說。“我認為他們一起很好地展示了這個激動人心的新想法。”塞本斯撰寫了一篇描述他的方法的文章，該文章將發表在《科學哲學》雜誌上。
該團隊的下一步是提出可以測試其想法的方法。懷斯曼說，如果多相互作用世界的方法是正確的，它可能會預測與量子理論略有不同。“我們尚未弄清這些偏差是什麼，但我認為它們將與人們目前正在尋找的偏差型別大相徑庭。”
本文經許可轉載，並於 2014 年 10 月 24 日首次發表。