一项新的理论表明，量子世界的奇异行为——物体同时存在于两个地方，光表现为波或粒子——可能是由许多“平行”的日常世界之间的相互作用造成的。
“这与之前的量子解释有根本性的转变，”澳大利亚布里斯班格里菲斯大学的理论量子物理学家霍华德·怀斯曼说，他与同事在《物理评论X》中描述了这一想法。
理论家们试图通过各种数学框架来解释量子行为。一种较早的解释认为，经典世界源于多个同时存在的量子世界。但是，由理论家休·艾弗雷特三世在 20 世纪 50 年代开创的“多世界”方法依赖于世界彼此独立地分支，并且根本不相互作用（参见“多世界：在这里看到我，在那里看到我”）。
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相比之下，怀斯曼的团队设想许多世界相互碰撞，称之为“多相互作用世界”方法。就其本身而言，每个世界都受经典牛顿物理学支配。但是，这些世界的相互作用运动共同产生了物理学家通常归因于量子世界的现象。
接受检验
作者阐述了这种相互作用如何产生量子现象的数学原理。例如，一个众所周知的量子行为例子是，当粒子能够穿过一个能量屏障时，而在经典世界中它们无法独自克服这个屏障。怀斯曼说，在他的场景中，当两个经典世界从两侧接近能量屏障时，其中一个世界会加速，而另一个世界会反弹。因此，领先的世界将像量子隧穿中的粒子一样，穿过看似不可逾越的屏障。
物理学家描述了他们认为可以用许多相互作用世界来解释的几个其他量子现象的例子。例如，他们计算出，41 个相互作用的世界如何产生著名的双缝实验中看到的量子干涉，该实验证明光可以表现为波或粒子。
但是，仍有许多工作要做。“我们绝没有回答这种转变所带来的一切问题，”怀斯曼说。除此之外，他和他的合作者尚未克服诸如解释他们的多相互作用世界理论如何解释量子纠缠之类的挑战，量子纠缠是一种粒子在距离上分离但在其属性方面仍然相关的现象。
双重方法
怀斯曼说，他希望招募其他研究人员来帮助解决诸如世界之间需要什么样的力才能相互作用，以及这些世界是否需要特殊的初始条件才能相互作用的问题。“激励我的是寻找一种以自然的方式再现量子现象的令人信服的现实理论，”他说。
密歇根大学安娜堡分校的物理学哲学家查尔斯·塞本斯说，他对这种新方法感到兴奋。他独立地发展了类似的想法，他给这种想法起了个自相矛盾的名字，叫牛顿量子力学。本质上，他和怀斯曼的团队对同一个总体想法采取了不同的方法。“他们对诸如基态能量和量子隧穿等特定现象进行了非常好的分析——我更深入地讨论了概率和对称性，”塞本斯说。“我认为他们一起很好地展示了这个激动人心的新想法。”塞本斯撰写了一篇描述他的方法的文章，该文章将发表在《科学哲学》杂志上。
该团队的下一步是提出可以测试其想法的方法。怀斯曼说，如果多相互作用世界的方法是正确的，它可能会预测与量子理论略有不同。“我们尚未弄清这些偏差是什么，但我认为它们将与人们目前正在寻找的偏差类型大相径庭。”
本文经许可转载，并于 2014 年 10 月 24 日首次发表。