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多重宇宙可能存在的10个理由:不再担心薛定谔的猫

2019-11-28 16:41:13 来源:新浪科技 作者:未知 编辑:Noir 浏览:loading

  1954年,一位名叫休•艾弗雷特三世(Hugh Everett III)的普林斯顿大学毕业生和朋友们喝酒聊天时,突然产生了一个疯狂的想法,而这个想法或许能解决量子力学中最令人费解的问题之一:在微观尺度上究竟存在多少个现实?根据量子理论,电子等基本粒子不会以一个单独态存在、而是以叠加态的形式存在,也就是说,粒子可能同时处于多个位置、以多个速度、朝着多个方向运动,但在我们能够观测和体验的宏观层面上(即肉眼可见的层面),物体在同一时间似乎只能以一个状态存在。这对我们的世界究竟有何影响呢?

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  作为一名充满创意的思想家,艾弗雷特提出了一个绝妙而奇特的想法,简单来说,他设想了一个多重宇宙,其中不止有一个现实,而是充满了多个不同的现实领域,由量子力学决定的所有可能性都可以同时存在。

  艾弗雷特将这一理论作为他在1957年撰写的博士论文的主题,但这个想法在当时看来太过离奇,因此没能在任何科学期刊上发表。据称,这一经历对他打击很大,以致于他彻底放弃了理论物理研究,转而去美国国防部做起了研究工作。

  但在此之后的数十年间,艾弗雷特的多重宇宙理念在物理学界逐渐为人所认可。不仅如此,“多重宇宙”还开始在科幻作品中频频出现,成为了流行文化的高频词,就连对量子理论一无所知的普通人也开始对其幻想连连。毕竟,假如多重宇宙真的存在,那么在每一个宇宙中都会有另一个版本的自己、在每次面临抉择时做了另一种决定,大到和谁结婚、在哪里居住,小到给头发染了什么颜色、午饭吃什么等等。

  那么,我们是否真的生活在多重宇宙中呢?目前暂时还无法确定。但有10点理由说明,我们也许真的应该对这一设想多加重视。

理由10:再也不用担心“薛定谔的猫”

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  在多重宇宙中,你就不用担心自己会“好奇心害死猫”了。

  在艾弗雷特提出多重宇宙说之前,物理学家一度陷入了困境:他们不得不在量子力学主宰的亚原子世界中采用一套规则,而在我们日常经历的宏观世界中采用另一套规则。在两种尺度之间的切换太过复杂,物理学家不得不绞尽脑汁、苦苦思索。

  例如,在量子力学中,粒子在无人观察时的性质是不固定的。相反,它们的性质可以用“波函数”来描述,其中囊括了粒子可能拥有的所有性质。但在单一宇宙中,这些可能性无法同时存在,因此当你观察某个粒子时,它就会固定在其中一种状态上。这一理念可以用著名的“薛定谔的猫”来阐述:假如把一只猫关在盒子里,在你打开盒子进行观察之前,猫都同时处于“生”和“死”两种状态,而你的行为迫使猫变成其中的一种状态。

  但在多重宇宙中,你就不用担心自己会“好奇心害死猫”了。相反,每当你打开盒子,现实都会自动分裂为两个版本。当然,在其中一个世界里,你打开盒子后会看到一具冷冰冰的尸体。但在另一个版本的现实世界中,你就可以开开心心地撸猫了。

理由9:“现实”可能有无穷多

  就像把一副牌洗了足够多次之后、它就会开始重复之前出现过的次序一样,假如宇宙是无限的,它最终一定会自我重复。而多重宇宙很符合无限宇宙对重复性的要求。

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  在2011年的一次采访中,哥伦比亚大学物理学家、《隐藏的现实:平行宇宙是什么》作者布莱恩•格林(Brian Greene)解释道,我们不确定宇宙有多大,它可能非常非常大,但大得有限;也可能没有边界,从地球朝任意方向出发,空间都会永远延伸下去。大多数人对宇宙的想象大概都属于后一种。

  但格林指出,如果宇宙是无限的,就意味着它一定是一个由无数个平行现实构成的多重宇宙,理由如下:将宇宙和其中的一切物质想象成一套扑克牌,就像一套牌只有52张一样,宇宙中物质的形式也是有限的,但如果洗牌的次数足够多,最终这些牌的次序一定会出现重复。与之类似,假如宇宙是无限的,那么物质最终也一定会发生重复、并以相似的规律排序分布。而多重宇宙恰恰符合这样的描述,因为其中有无数个平行的现实领域,每个领域中都包含相似、但略有不同的世间万物,很契合无限宇宙对重复性的要求。

理由8:解释宇宙的开始与结束

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  艺术家绘制的宇宙大爆炸概念图。

  也许因为人类的大脑倾向于寻找有规律的信息,我们总想知道每个故事的开始与结束,宇宙本身的故事也在此之列。假设大爆炸是宇宙的开端,那么它是如何被触发的?在此之前又有什么事物存在?宇宙有一天会终结吗?终结后又会发生什么?这些问题在不断引诱着我们的好奇心。

  而这些问题也许都可以通过多重宇宙解释。有些物理学家提出了一种假设,认为多重宇宙的无限区域可能由所谓的“膜世界”(braneworlds)构成。这些“膜世界”存在于多个维度上,但我们无法探测到它们,因为我们在自己的膜世界中只能感知到三个空间维度和一个时间维度。

  一些物理学家认为,这些膜世界可能呈平板状,就像塑料袋里的面包片一样、相互堆叠挤压在一起。大多数时候,它们都彼此分离、无法触及对方,但偶尔也会“闯入”另一个世界中。按照假设,这种碰撞将导致灾难性后果,使宇宙大爆炸重复发生,导致这些平行宇宙一次又一次地重启。

理由7:观测到的迹象显示多重宇宙有可能存在

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  图为普朗克轨道天文台搜集的宇宙微波背景,即大爆炸留下的辐射残余。

  欧空局的普朗克轨道天文台正在收集宇宙微波背景(CMB)数据,即宇宙早期炽热阶段留下的残余背景辐射。但在这项研究中,科学家还发现了可能证明多重宇宙存在的证据。

  2010年,一支由英国、加拿大和美国科学家构成的团队在宇宙微波背景中发现了四个古怪的、似乎不可能出现的圆形图案。他们猜测,这些可能是我们的宇宙撞进其它宇宙时留下的“伤痕”。

  2015年,欧空局研究人员Rang-Ram Chary也做出了一次类似的发现。Chary利用普朗克轨道天文台拍摄的太空照片,制作了一个宇宙微波背景模型,然后将其中我们认识的一切物体移除,包括恒星、气体、星际尘埃等等。此时的宇宙应当变得非常空旷、只剩下一些背景噪音才对。

  但事实并非如此。相反,在特定频段上,Chary能够在宇宙图上探测到一些散布各处的斑块,这些区域的实际亮度竟高达应有亮度的4500倍左右。对此,Chary提出了另一种可能的解释:这些斑块可能是我们的宇宙与另一个平行宇宙发生碰撞留下的痕迹。

理由6:宇宙太大,无法排除平行现实存在的可能性

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哈勃望远镜的观测显示,在黑暗广阔的宇宙之中,有成千上万个五彩斑斓的星系。

  尽管我们从未见过任何平行现实,但多重宇宙也许真的存在,因为我们无法证明它不存在。

  这听上去像是狡辩,但不妨这么想:即使在这个世界里,我们也已经发现了许多此前根本不知道其存在的东西,2008年的全球金融危机就是一个很好的例子,在此之前,人人都认为这样的事情不可能发生。人们甚至给这类事件起了个名字,叫做“黑天鹅事件”。因为在发现黑天鹅之前,大家都认为天鹅只有白色的。

  由于宇宙的规模极大,多重宇宙的存在也变得更加可信。我们知道宇宙极其广袤,甚至可能无限大。这就意味着,我们也许永远都无法将宇宙万物探测个遍。科学家指出,宇宙大约已经138亿岁了,这就意味着我们只能探测到在这段时间里能够到达地球的光线。假如某个平行现实位于这138亿光年之外,即使它存在于我们能够感知的维度中,我们也无从知晓它的存在。

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