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平行宇宙存在吗?我们可能生活在一个多元宇宙中

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查看17539 | 回复0 | 2022-1-23 20:53:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
科幻小说喜欢平行宇宙。但我们真的可以合一吗?



平行宇宙存在吗? 我们生活在众多泡沫宇宙中的一个吗?
平行宇宙存在吗?我们生活在众多泡沫宇宙中的一个吗? (图片来源:MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)

平行宇宙不再只是一个好的科幻故事的一个特征。现在有一些科学理论支持超越我们自己的平行宇宙的想法。然而,多元宇宙理论仍然是科学界最具争议的理论之一。

我们的宇宙大得难以想象。数千亿甚至数万亿的星系在太空中旋转,每个星系都包含数十亿或数万亿颗恒星。一些研究宇宙模型的研究人员推测,宇宙的直径可能有 70 亿光年。其他人认为它可能是无限的。

但这就是外面的一切吗?科幻小说喜欢平行宇宙的想法,以及我们可能只是生活在无数种可能生命中的一种的想法。不过,多元宇宙并不是为《星际迷航》、《蜘蛛侠》和《神秘博士》保留的。真正的科学理论探索并在某些情况下支持宇宙之外、平行或远离但反映我们自己的宇宙的情况。

多元宇宙和平行世界经常在大爆炸、弦理论和量子力学等其他主要科学概念的背景下进行争论。

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永恒膨胀、大爆炸理论和平行宇宙
大约 137 亿年前,我们所知道的一切都是一个无穷小的奇点。然后,根据大爆炸理论,它突然爆发,在所有方向膨胀的速度都快于光速,持续时间不到一秒。在 10^-32 秒过去之前,宇宙在一个称为宇宙膨胀的过程中向外爆炸到其原始大小的 10^26 倍。而这一切都发生在我们通常认为是大爆炸本身的物质实际膨胀之前,这是所有这些膨胀的结果:随着膨胀减慢,大量的物质和辐射出现,形成了经典的大爆炸火球,并且开始形成原子、分子、恒星和星系,这些原子、分子、恒星和星系遍布我们周围的广阔空间。

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神秘的暴胀过程和大爆炸让一些研究人员相信,多个宇宙是可能的,甚至很有可能。根据马萨诸塞州塔夫茨大学的理论物理学家亚历山大·维兰金的说法,暴胀并非同时在所有地方结束。尽管我们在 138 亿年前可以从地球上探测到的一切都结束了,但实际上宇宙膨胀在其他地方仍在继续。这被称为永恒暴胀理论。Vilenkin在 2011 年为《科学美国人》撰文称,随着暴胀在某个特定地点结束,一个新的泡沫宇宙就会形成。

那些气泡宇宙无法相互接触,因为它们会无限地膨胀。如果我们要出发前往我们泡泡的边缘,它可能会撞到下一个泡泡宇宙,我们永远不会到达它,因为边缘正以比光速更快的速度从我们身边飞走,而且比我们还快可以旅行。

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但即使我们能够到达下一个气泡,根据永恒膨胀(结合弦理论),我们熟悉的宇宙及其物理常数和可居住条件也可能与我们旁边假设的气泡宇宙完全不同。

维伦金写道:“这张宇宙或多元宇宙的图片解释了为什么自然常数似乎为生命的出现而微调的长期谜团。” “原因是聪明的观察者只存在于那些罕见的气泡中,在这些气泡中,纯粹是偶然的,这些常数恰好适合生命进化。多元宇宙的其余部分仍然贫瘠,但没有人抱怨这一点。 "

Vilenkin 的解释暗示,在我们自己之外的一些无限泡泡宇宙中,可能还有其他聪明的观察者。但是每过一瞬间,我们就离他们越来越远,我们永远不会相交。

量子力学和平行宇宙
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一些研究人员基于量子力学(亚原子粒子的数学描述)对平行宇宙的想法。在量子力学中,微小粒子的多种存在状态都是可能的——“波函数”封装了所有这些可能性。然而,当我们实际观察时,我们只观察到一种可能性。根据斯坦福哲学百科全书对量子力学的哥本哈根解释,我们观察到波函数“坍缩”成单一现实的结果。

但多世界理论提出,每次观察到一种状态或结果时,都会出现另一个“世界”,其中不同的量子结果成为现实。这是一种分支安排,在这种安排中,我们感知的宇宙瞬间分支成近乎无限的选择。那些平行宇宙是完全分开的,无法相交,所以虽然可能有无数版本的你过着与你在这个世界上的生活略有不同或完全不同的生活,但你永远不会知道。

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多世界理论是对量子力学困境最“勇敢”的看法,物理学家肖恩卡罗尔在他的书中写道,“深藏不露的东西:量子世界和时空的出现”(达顿,2019 年)。他还认为这是最直接的理论,尽管并非没有皱纹。

这些皱纹之一是多世界的想法并不是真正可证伪的。这是科学思想的重要组成部分,也是科学界发展可以通过观察和实验探索的思想的方式。科学记者约翰·霍根(John Horgan)在《科学美国人》( Scientific American)的一篇博文中指出,如果没有机会找到反对某个理论的证据,那对整个科学都是不利的。

无限空间,无限宇宙?



平行宇宙是否存在于我们自己之外? 从地球上看到的银河系只是宇宙中数千亿甚至数万亿个星系中的一个。 每个星系都由数十亿颗恒星组成,每颗恒星都可能有行星。 他们中的任何一个都可以像我们一样吗?

从地球上看到的银河系只是宇宙中数千亿甚至数万亿个星系中的一个。每个星系都由数十亿或数万亿颗恒星组成,每颗恒星都可能有行星。他们中的任何一个都可以像我们一样吗?(图片来源:Weerakarn Satitniramai via Getty Images)
一些物理学家相信多个宇宙的平面版本。也就是说,如果我们生活的宇宙永远存在,那么当物质的组成部分在无限空间中聚集时,它们可以通过多种方式自行排列。最终,任何有限数量的粒子类型都必须重复特定的排列。假设,在足够大的空间中,这些粒子必须重复排列与整个太阳系和星系一样大。

所以,你的整个生活可能会在宇宙的其他地方重复,直到你昨天早餐吃的东西。至少,理论是这样的。

但是,根据天体物理学家 Ethan Siegel 2015 年的Medium文章 ,如果宇宙始于一个有限的点,几乎所有物理学家都同意它确实如此,那么你的替代版本可能不存在。

根据西格尔的说法,“任何宇宙中的粒子相互作用的可能结果的数量往往比由于暴胀而增加的可能宇宙的数量更快地趋于无穷大。”

“那么这对你的意义是什么?” 西格尔写道。“这意味着由你来决定这个宇宙。”

镜像宇宙



宇宙的演化。

一些研究人员认为,在大爆炸时间线的另一边,在时间上向后延伸,曾经存在过一个与我们自己完全一致的宇宙。这是由 WMAP(威尔金森微波各向异性探测器)呈现的宇宙历史的艺术家插图,该探测器花了九年时间创建宇宙微波背景的全天空图。WMAP 研究了宇宙大爆炸后约 375,000 年、恒星和星系形成之前释放的光。(图片来源:NASA / WMAP 科学团队)

在相对较新的多元宇宙理论万神殿中,来自安大略省滑铁卢的周界理论物理研究所的研究人员提出,宇宙始于大爆炸——在大爆炸时间线的另一边,向后延伸到时间,曾经存在的宇宙是我们自己的精确镜像。

周界研究所研究员尼尔·图罗克 (Neil Turok)告诉《太空》杂志:“我们不是说爆炸前有一个不同的宇宙,而是说爆炸前的宇宙在某种意义上实际上是爆炸后宇宙的图像。” .com 姊妹网站 Live Science。

这意味着一切——质子、电子,甚至像打鸡蛋这样的动作——都将被逆转。反质子和带正电的电子会组成原子,而鸡蛋不会破裂并回到鸡体内。最终,那个宇宙会缩小,大概会缩小到一个奇点,然后再扩展到我们自己的宇宙。

换个角度看,两个宇宙都是在大爆炸时创造的,并在时间上同时向后和向前爆炸。

多元宇宙:支持和反对的论据
多元宇宙理论的论据
宇宙膨胀

我们的宇宙在其存在的最初时刻呈指数增长,但这种膨胀是均匀的吗?如果不是,这表明不同的空间区域以不同的速度增长——并且可能彼此隔离。

数学常数

宇宙的规律怎么这么精确?一些人认为这只是偶然发生的——我们是众多宇宙中的一个,恰好得到了正确的数字。

可观测的宇宙

在我们周围可观察空间的边缘之外还有什么?没有人确切知道,直到我们知道(可能永远不会),宇宙无限延伸的想法是一个有趣的想法。

反对多元宇宙理论的论据
可证伪性

我们永远无法测试多元宇宙的理论。我们永远不会看到可观测宇宙之外的东西,所以如果没有办法反驳这些理论,它们是否应该被相信?

奥卡姆剃刀

有时,最简单的想法是最好的。一些物理学家认为我们根本不需要多元宇宙理论。它不能解决任何悖论,只会产生并发症。

没有证据

我们不仅不能反驳任何多元宇宙理论,我们也不能证明它们。我们目前没有证据表明存在多重宇宙,我们所看到的一切都表明只有一个宇宙——我们自己的。

小说中的平行宇宙



漫威的奇异博士(2016)的主角有能力跳入不同的维度。

漫威的奇异博士(2016)的主角有能力跳入不同的维度。 (图片来源:Marvel.com)
无数的神话和小说作品都借鉴了平行宇宙和多元宇宙的思想。重叠的世界出现在北欧神话以及佛教和印度教的宇宙学中。早在 Edwin A. Abbott 的中篇小说《Flatland: A Romance of Many Dimensions》(Seeley & Co., 1884)中,多个宇宙相互接触的想法就已经出现在印刷品中,并且仍然可以在最近的电影中看到,例如 2016漫威电影《奇异博士》。正如纽约公共图书馆所描述的那样,一整套日本图画小说,称为 isekai,涉及传送到平行世界的角色。

几乎每部《星际迷航》系列都包含某种形式的镜像宇宙,2009 年由克里斯·派恩和扎卡里·昆图主演的重启电影将随后的《星际迷航》电影带入了一个全新的时间线,该时间线明确地从原始系列中分支出来。

漫画以及相应的电影都深入探讨了平行世界的概念。最近漫威漫画的故事情节(电影和印刷)、DC 的闪点弧和 2018 年的“进入蜘蛛侠”都探索了多个宇宙以及它们之间的交叉点。

这是小说中出现的多重宇宙、分裂时间线宇宙和平行宇宙的不完整列表:

电影
进入蜘蛛诗篇 (2018)
终结者创世纪 (2015)
电影飞哥与小佛:穿越二次元 (2011)
星际迷航 (2009)
唐尼·达科 (2001)
奔跑萝拉奔跑 (1998)
推拉门 (1998)
回到未来 1-3 (1985, 1989, 1990)
Buckaroo Banzai 穿越 8 维的历险记 (1984)
电视
星际迷航:发现,多集
星际迷航:企业,多集
星际迷航:深空九号,多集
星际迷航:下一代,“平行”(第 11 集,第 7 季)(1993 年)
星际迷航:原始系列,“镜子,镜子”,(第 4 集,第 2 季)(1967 年)
神秘博士,多集  
滑块,整个系列
社区,“补救混沌理论”(第 4 集,第 3 季)(2011 年)
瑞克和莫蒂,多集
Futurama,多集
尤里卡,多集
盾牌特工,多集
打印
CS Lewis 的“纳尼亚传奇”系列(Geoffrey Bles,1950-56 年)
菲利普·普尔曼的“他的黑暗材料”系列(Scholastic,1995-2000)
Terry Pratchett 的“Discworld”系列(HarperCollins,1983-2015)
HG Wells 的《像神一样的人》(麦克米伦,1923 年)
斯蒂芬·金的“黑暗之塔”系列(唐纳德·M·格兰特,1982-2012)
视频游戏
生化奇兵无限,2013
王国之心,2002-2020
计时十字,1999
半条命,1998-2020
银河战士 Prime 2:回声,2004
零逃脱,2009-2016

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