遇事不決,量子力學;詮釋不通,穿越時空;腦洞不敷,平行宇宙。
良多網友估量都在網上看到過近似這樣的略帶譏諷的話,也許大師都覺得平行宇宙都是科幻作家虛構出來的一種玩意,事實上我最早看到的平行宇宙就是在李連杰本家兒演的好萊塢科幻片《宇宙追緝令》里的。在故事中平行宇宙的李連杰殺死了其它所有平行宇宙的本身,以此獲取被殺者的能量來晉升本身的實力,最后來的本家兒角的宿世界來要殺死他,腦洞是挺大的……
但其實跟良多科幻作品里的科幻元素一樣,平行宇宙最早也是作為科學假說被提出來的。而到了此刻,科學家所提出的平行宇宙遠不止一種,而是有很多多少種……那么是不是每一種平行宇宙理論下都有平行宇宙里的另一個您呢?下面我們來簡單領會一些常見的平行宇宙和它們提出的布景。
科學里的非科學——多宿世界詮釋里的平行宇宙
我初次在正經的科普作品里看到關于平行宇宙的描述是在曹天元的科普書《天主擲骰子嗎?——量子物理史話》里。這也許也是平行宇宙在科學上初次呈現的處所吧。
故事要從一百年前的一個嘗試起頭說起,那時科學家在研究一個聞名光學嘗試——楊氏雙縫嘗試時發現,當光顛末兩道狹縫今后,會在縫后的屏幕上投出明暗相間的條紋,這個嘗試人們已經進行了上百年了,按事理這沒什么奇異的,這是波的特征,麥克斯韋已經證實光是一種電磁波,是以它會發生干與就層見迭出。
(下面這段布景常識若是感覺乏味可以直接跳過,從下一段黑體字起頭繼續往下看)
然而問題在于愛因斯坦在1905年的一篇諾貝爾物理學獎論文里提出了光量子假說,把光作為一種粒子用以詮釋此前物理學家發現的光電效應現象。于是奇異的工作發生了——光既是波又是粒子?因為兩種特征都有明白的嘗試證實,光既是波又是粒子似乎是無可回嘴的:楊氏雙縫干與嘗試證實光是波,分歧頻率光發生的光電效應和康普頓散射嘗試證實光是粒子。后來埃爾溫·薛定諤和沃納·卡爾·海森堡別離經由過程波動力學和矩陣力學描述了波和粒子的行為。再后來,路易·維克多·德布羅意提出了物質波的假說,認為所有的物質粒子都具有波的特征,并最終在克林頓·戴維森和雷斯特·革末在嘗試中發現電子發生的衍射,而且衍射紀律與X射線一致。至此物質粒子的波粒二象性被確立。而按照新生的量子力學詮釋,光的“波”是一種概率幅,用人話說就是各類可能的組合。
嘗試布景交接完,下面我們繼續說前面的雙縫嘗試:人們在雙縫嘗試中利用一種特別的方式詭計讓光子一個個經由過程雙縫,以此不雅察屏幕上呈現的圖案,方式是把光源弱化到每一刻只有一個光子經由過程縫,縫后面用感光膠片當作像。當曝光時候比力短的時辰,人們在照片上看到的是一些零散的光點,這表白光子確實是一個個打在膠片上的。但當把膠片的曝光時候延遲到足夠長今后,神奇是工作呈現了:膠片上再次呈現了光束雙縫干與一樣的干與圖案!這意味著一個光子也能發生干與?因為干與圖案表白,一個光子是同時顛末兩道縫的,因為只有這樣才能發生干與并形當作干與圖案……
于是問題來了:一個光子是若何同時顛末兩個狹縫的?一堆量子力學奠定人(玻爾、玻恩、海森堡、狄拉克、泡利等人)構成的哥本哈根學派提出了一種那時“最合理”的詮釋——哥本哈根詮釋。他們認為當光沒有達到屏幕被測量到之前,并不是一個實體的粒子,而是一團概率云,它存在于所有可能的處所,包羅那兩道狹縫,也就是說,它處在所有可能的疊加狀況!是以,它確實是同時顛末了兩道狹縫并與自身干與并最終以一個實體粒子打在感光膠片上從而被測量到。
這樣的詮釋顯然是難以讓人接管的,因為這意味著物質粒子在被測量到之前并不具有其實性,是以它受到以愛因斯坦為代表的物理學家所報復,但他們又沒能給出更好的詮釋……
直到1957年,美國普林斯頓大學的休·艾弗雷特三宿世在其博士論文中提出一種假說:多宿世界假說。在這個瘋狂的假說中他指出,處在疊加態的可能并不是光子,而是宇宙!
在他的詮釋中,宇宙處在所有可能的疊加態,在雙縫干與嘗試中當光子顛末雙縫時,疊加的宇宙就發生了割裂,發生了兩個平行的宇宙,在此中一個平行宇宙,光子顛末了左邊的狹縫,而在另一個平行宇宙,光子則顛末了右邊的狹縫,疊加態的宇宙是真實的,而每一個割裂的平行宇宙也是真實的,光子始終是一個個地顛末此中一道狹縫。這樣物理宿世界的其實性被保留了。
然而對于大大都物理學家和通俗人們來說,這個假說比哥本哈根詮釋加倍瘋狂!“我不相信我瞟一眼就使宇宙發生了割裂……”所以在很長時候里,這一假說并沒有被普遍接管。
那么作為一個物理理論的詮釋,這個假說可以被嘗試驗證嗎?很遺憾:不成以。因為這個理論指出,當兩個平行宇宙割裂開今后彼此就沒有任何干聯了,它們就像兩根平行線,不再發生任何交集。
也就是說,它是一個無法驗證的假說……固然它是一位物理學博士提出的,但它其實不合適科學理論的尺度,因為它不具備可證偽性。
一不小心就寫得太長了……但我感覺這是最主要的平行宇宙假說,所以下面的我就盡量從簡了。
不成不雅測宇宙的平行宿世界
這是基于兩個事實提出來的:1、宇宙正在膨脹,2、光速是個有限的值。是以,就在我們所處的宇宙中就存在了一個可不雅測宇宙和一個不成不雅測的宇宙,但它們配合組成了我們所處的宇宙。我們的可不雅測宇宙是指我們所能看到的最遠的距離組成的一個以我們為中間的球體,它的半徑大約是光行距離138億光年,而因為宇宙的膨脹,它此刻的現實半徑已經膨脹到了大約465億光年。對于465億光年外的宇宙,今朝是不成不雅測的,它跟我們沒有任何交集。而按照我們的可不雅測宇宙半徑,我們還可以把我們的宇宙劃分當作n個互相沒有交集的小宇宙。
因為是統一個宇宙,是以我們擁有一樣的物理紀律,而又因為宇宙各標的目的同性,是以當宇宙足夠大,能劃分出足夠多的小宇宙后,就存在一種可能,在某一個小宇宙里的粒子擺列剛好與我們的可不雅測宇宙一樣,這樣,兩個一模一樣的小宇宙就發生了。在那個小宇宙里,很可能進化出一個一模一樣的您……可是他跟您卻沒有任何干系……
不外因為我們的宇宙的巨細是有限的,它不成能擁有無限多的小宇宙,所以在如斯宏不雅的標準下擁有完全一樣的粒子擺列的可能性根基為0。
別的,因為光速的限制,這樣的小宇宙也是不成不雅測的,也就是不成證實的……
能量守恒下的負能量宇宙
能量守恒是一條亙古不變的物理定律,但它帶來了一個最終問題:我們的宇宙是怎么來的?我們的宇宙布滿了能量,而它又是在有限的時候內降生的,那么它的能量是怎么發生的?
按照量子力學,真空中可以隨機發生虛粒子對,它們一般是發生后就隨即湮滅了。但存在一種可能,兩個虛粒子被分隔到足夠大的距離,理論受騙虛粒子對被分隔到跨越它們的一倍波長的距離時,它們就不會再湮滅了,當虛粒子對無法湮滅時就會釀成實粒子。是以,有人指出很可能當初就發生了兩個大爆炸奇點,它們在一個龐大的能量漲落中發生,因為某種未知的原因剎時分隔了,沒有隨即湮滅,是以它們別離擁有了正能量和負能量,隨后各自膨脹為一個宏不雅的宇宙。這樣,就可能在形當作我們的宇宙的同時,發生了一個滿是負能量的平行宇宙,里面就可能有一個負能量的您……
可是很顯然,這樣的一個負能量宇宙也是不成不雅測的,因為當您不雅測到的那一刻就意味著撲滅……
光陰倒流的宿世界——白洞的宇宙
在卡爾·史瓦西提出黑洞幾十年后,有人提出了可能存在一種與黑洞相反的天體——白洞。按照廣義相對論,黑洞是只能進不克不及出,白洞則只能出不克不及進。然而科學家卻找不到白洞天然形當作的機制,它不像黑洞可以經由過程天體坍縮發生。于是有人腦洞大開提出黑洞的另一頭很可能毗連著一個白洞,而兩者經由過程蟲洞相連,黑洞吸進去,從白洞噴出來。
然而按照廣義相對論,黑洞的鴻溝——視界面是一個單標的目的膜,當越過了視界,黑洞里的時空就發生逆轉了,所有落入黑洞的物體將從沿空間偏向落入黑洞釀成沿時候偏向落標的目的奇點。也就是說物質落標的目的黑洞奇點的過程是一個順時過程,而與之相反,白洞從奇點噴出物質的過程則釀成一個逆時過程,這有點不合適我們的物理紀律,因為我們的宇宙時候具有較著的單標的目的性,不存在逆過程。于是有人繼續腦洞大開提出白洞地點的是另一個宇宙,那個宇宙的時候是逆著走的……
不外這樣一個宇宙也許不克不及叫平行宇宙,而應該叫鏡像宇宙吧,究竟結果它連時候偏向都是反的……
對于這樣的一個宇宙,什么都不要問,問就是不成證偽……
最終理論下的平行時空
在追求同一的過程中,降生了一種奇異的理論,稱為弦理論,經由過程增添空間維度,科學家可以把更多的彼此感化納入到統一個理論里面。從弦理論成長到超弦理論后,科學家在十維時空下同一了天然界的四種彼此感化,可是他們一共發現了5種分歧的超弦理論,并且它們仿佛都對。后來物理學家愛德華·威騰經由過程額外再增添一個空間維度,使5種超弦理論同一在一路。
但很快有人發現了問題,在增添了一個空間維度后,空間釀成了十維,然而偶數維的空間無法導出手征性,這與實際宿世界不符……
后來仍是威騰本身想到領會決法子,很簡單:“詮釋不通,穿越時空;腦洞不敷,平行宇宙。”沒錯,他搬出了平行宇宙!經由過程把第十個空間維度界說為毗連兩個九維空間的平行空間維,空間再次回到奇數維,完美的解決了手征性問題。最終這一理論被稱為M理論,當作為最有可能同一所有彼此感化的最終理論。
漂浮在高維空間里的三維膜
一起頭,弦理論的高維空間是蜷縮在普朗克長度下的,但跟著理論成長,因為有三種彼此感化力無法離開三維空間(僅引力能穿透到高維空間),是以,高維空間即使是宏不雅的我們可能也看不到,因為我們日常的不雅測手段被鎖死在三維空間里了……
這樣,一個宏不雅的高維空間就可能存在了,而我們可見的宇宙則可能只是一片漂浮在高維空間里的三維空間膜。那么憑什么認為這個高維空間里只有一片三維膜呢?又一個腦洞呈現了:在這個高維空間里,可能漂浮著無數的三維膜宇宙,而與之前的平行宇宙分歧,這些漂浮的三維膜是有可能相撞的(有理論認為恰是這種相撞發生了宇宙大爆炸),即使不相撞,兩個三維膜上的物質也能發生引力彼此感化,而這些引力彼此感化在我們的宇宙中理論上是能不雅測到的。(有人認為這能詮釋暗物質問題)
因為可以存在無限多的三維膜宇宙,是以也就有可能存在一個擺列組合與我們的宇宙一模一樣的宇宙,存在另一個您的平行宇宙又呈現了……但跟前面的小宇宙一樣,這個平行宇宙的“您”跟您其實沒有半毛錢關系。
宇宙不是獨一?——泡泡宇宙
前面的所有平行宇宙其實可以認為都來自一個配合的大宇宙,因為它們有配合的發源。但有人提出宇宙可能底子不只有一個,而是有無數個,每一個有分歧的物理紀律,分歧的演化過程。有的可能底子沒膨脹,有的可能暴脹不止;有的可能只有一種力,有的可能有八種……歸正就是平易近科名言:一切皆有可能!
既然有無數個各類各樣的宇宙,呈現兩個各類擺列組合一樣一樣的宇宙天然也是有可能的……
不知不覺寫了好幾千字,完全超出了原打算……本考慮要不要分兩篇發,想想仍是算了,分隔了欠好。看完這么多的平行宇宙您有什么感觸?或者您還知道哪些平行宇宙假說?可以留言會商一下。(^_^)
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