研究提示，修改薛定谔猫方程可以统一爱因斯坦的相对论和量子力学

理论物理学家提出了解决该问题的新方法薛定谔的猫悖论这可能会让爱因斯坦的量子力学和相对论理论更加和谐。

奇怪的法律量子物理学它假设物理对象可以以多种状态存在，例如同时位于两个地方或同时具有不同的速度。根据这一理论，系统一直保持这种“叠加”状态，直到与测量设备交互，并且仅获取特定值作为测量结果。系统状态的这种突然变化称为崩溃。

物理学家欧文·薛定谔在1935年用他著名的猫悖论总结了这一理论——用一只猫在一个封闭的盒子里的比喻，它既是死的又是活的，直到盒子被打开，从而崩溃了猫的状况并揭示了它的命运。

然而，将这些规则应用到现实场景中面临着挑战，这就是真正的悖论出现的地方。虽然量子定律适用于基本粒子的世界，但较大物体的行为却符合爱因斯坦理论所预测的经典物理学。广义相对论，并且从未在状态叠加中观察到。使用量子原理描述整个宇宙会带来更大的障碍，因为宇宙似乎非常经典，并且缺乏任何外部观察者作为其状态的测量装置。

“问题是，没有周围环境的宇宙，能存在这样的叠加吗？” 主要作者马泰奥·卡利索这位意大利的里雅斯特大学的理论物理学家在一封电子邮件中告诉Live Science。 “观察结果说不：一切都按照广义相对论的经典预测进行。那么，是什么打破了这种叠加态呢？”

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为了解决这个问题，卡莱索和他的同事提出了对薛定谔方程的修改，该方程控制着所有状态（包括叠加态）如何随时间演化。

“对薛定谔方程进行具体修改可以解决这个问题，”卡莱索说。特别是，该团队在方程中添加了解释系统如何与其自身相互作用的项，并添加了一些其他特定项。这反过来又导致叠加态的崩溃。

“系统越大，这种影响就越强，”卡莱索补充道。

重要的是，这些修改对微观量子系统（例如原子和分子）几乎没有影响，但允许更大的系统（例如宇宙本身）以重复的间隔崩溃，从而赋予它们适合我们对宇宙的观察的特定值。该团队于二月份在期刊上描述了修改后的薛定谔方程高能物理杂志。

将猫从消毒剂中取出

原子的插图（图片来源：盖蒂图片社）

在量子物理学的修改版本中，研究人员消除了被测物体和测量设备之间的区别。相反，他们提出每个系统的状态会定期经历自发崩溃，导致其某些属性获得特定值。

对于大型系统，自发崩溃经常发生，使其外观经典。与这些系统相互作用的亚原子物体成为它们的一部分，导致它们的状态迅速崩溃并获得特定的类似测量的坐标。

卡莱索说：“如果外部实体不采取任何行动，任何系统都会自动陷入（或崩溃）某种状态，而不是猫死了或活了。”

新模型可以解释为什么我们… 空闲时间几何并不存在于状态的叠加中，而是受爱因斯坦相对论的经典方程支配。

卡莱索说：“我们的模型描述了一个最终崩溃并实际上成为经典的量子宇宙。” “我们已经证明，自发塌缩模型可以解释经典宇宙从宇宙的量子叠加中出现，其中每个宇宙都有不同的时空几何形状。”

虽然这一理论可以解释为什么宇宙似乎受到经典物理定律的支配，但它并没有对大规模物理过程做出新的预测。

然而，它对原子和分子的行为做出了预测，尽管与经典量子力学的偏差很小。

因此，测试修改后的定量模型不会那么简单。未来的工作将致力于开发此类测试。

“我们正在与实验合作者一起尝试测试塌缩修改的影响或推导其参数的限制。这完全相当于测试量子理论的极限。”

Shao Shuang

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