多重宇宙是真正可能的10个理由

1954年,一位名叫休·埃弗雷特三世的27岁普林斯顿大学研究生与一些朋友一起喝雪利酒,向公牛射击了物理学。在谈话过程中,埃弗雷特对于如何解决量子力学中最棘手的问题之一有了一个疯狂的想法,这个问题着眼于现实在微观层面的作用。在量子理论中,诸如电子的基本粒子不存在于单个状态中,而是存在于叠加中 - 即,多个位置,速度和方向。但是在我们可以观察和体验的宏观(肉眼可见)水平的物体中,物体似乎一次只存在于一个状态[来源:Byrne]。我们的世界如何从所有这些可能性中产生?

埃弗雷特是一位富有创造力的思想家,如果曾经有过这样的话,他就会有一个既聪明又奇怪的头脑风暴。这是一个极其过于简单的版本:埃弗雷特想象的是一个多元宇宙,而不是单一的现实,其中所有东西都存在于其众多可能的状态之一中,而不是一个多元宇宙,其中所有由量子力学决定的可能性都可以同时存在[来源:Byrne ] 。

埃弗雷特的想法,成为他1957年博士论文的主题,是如此不同,以至于他难以将其发表在科学期刊上 - 据报道,这种经历让他如此心怀不满,他完全放弃理论物理并在五角大楼从事研究工作[来源:胡珀 ]。

但在随后的几十年中,埃弗雷特的多元宇宙概念逐渐在物理学家中获得了信誉。此外,它已成为科幻小说中常见主题的流行文化,并成为许多普通人的魅力主题,他们不了解或关心量子理论的细微差别和悖论。毕竟,想象一下我们在生活中做出的每一个选择 - 从我们结婚的人,我们生活的地方,我们染发的颜色,我们午餐吃的东西 - 都会产生一个独立的世界,其中我们自己的另一个版本做了不同的事[来源:胡珀 ]。

那么我们生活在多元宇宙中吗?我们不能肯定地说,但这里有10个理由说明为什么我们应该认真对待它。

在埃弗雷特及其多元宇宙的概念出现之前,物理学家陷入了困境。他们必须使用量子力学所关注的亚原子世界的一套规则,以及我们可以看到和体验的大规模日常世界的另一套规则。这种规模转变的复杂性迫使他们将大脑扭曲成一些奇怪的形状。

例如,在量子力学中,当没有人看到它们时,粒子没有设置属性。相反,它们的性质由称为波函数的东西描述,其包括粒子可能具有的所有不同的可能属性。但是在一个宇宙中,所有这些可能性都不能同时存在,所以当你看一个粒子时,它就会落在一个单一的状态上。这个想法被着名的薛定谔猫悖论所掩盖 - 也就是说,如果盒子里有一只猫,它同时存活和死亡,直到你打开盒子检查。你的动作迫使猫变成温暖的,呼吸的小猫或胴体。

但是在一个多元宇宙中,你不必担心你会以好奇心杀死这只猫。相反,无论何时打开盒子,现实都会分成两个版本。当然,有一个你正在思考的领域,“Ewww!” 当你凝视着一只死猫。但是还有另一个版本的事件,你可能会搔痒它的耳朵[来源:Merali ]。

在2011年的采访中,哥伦比亚大学的物理学家布莱恩·格林(Brian Greene) - “隐藏的现实:平行的宇宙和宇宙的深层定律”一书 - 解释说我们不确定宇宙有多大。它可能是一个非常非常巨大但有限的。或者,当你从任何方向离开地球时,空间可能永远延伸,这可能是我们大多数人想象的方式。

但格林说,如果空间是无限的,那意味着它必须是具有无限平行现实的多元宇宙。这就是推理:想想宇宙,以及其中的所有问题,相当于一副牌。就像一副牌中只有52张牌一样,只有很多不同形式的物质。如果你足够次地洗牌,那么你所处理的牌的顺序必须重演。同样,在无限的宇宙中,物质最终必须重复自身,并以类似的模式排列。一个多元宇宙,拥有无数的并行领域,包含相似但略有不同的一切版本,提供了一种简洁,容易的方式来满足重复的需要[来源:Greene ]。

人类的某些东西 - 也许是我们的大脑形成模式的趋势 - 这使我们想知道每个故事的开始和结束。这包括宇宙本身的故事。但是,如果宇宙大爆炸是宇宙的开始,它是如何触发的,以及之前存在的是什么?宇宙总有一天会结束,之后会发生什么?询问的头脑想要知道。

多元宇宙可以为所有这些事情提供解释。一些物理学家假设多元宇宙的无限区域被称为braneworlds。这些braneworlds存在于许多不同的维度,但我们无法检测它们,因为我们只能在我们自己的braneworld中感知空间的三个维度,加上时间的第四维度。

一些物理学家认为,这些braneworlds是平板,在塑料袋里像面包片一样聚集在一起。大多数时候,他们是分开的,无法触及。但偶尔,新世界会相互碰撞。假设这些碰撞是灾难性的,足以造成重复的大爆炸 - 使平行宇宙能够重复自我重复[来源:莫斯科维茨 ]。

欧洲航天局的普朗克轨道天文台正在收集有关宇宙微波背景或CMB背景辐射的数据,这些辐射仍然存在于宇宙存在的早期热阶段。

但是这项研究也产生了可能是多元宇宙的证据。2010年,来自英国,加拿大和美国的科学家团队在CMB中发现了四种奇怪的,看似不太可能的圆形图案。他们假设这些痕迹基本上是我们的宇宙从碰到其他宇宙中获得的瘀伤[来源:Zyga ]。

2015年,ESA研究员Rang-Ram Chary也发现了类似的发现。Chary从天文台的天空图片中取出了CMB的模型,然后移除了我们所知道的其他一切 - 星星,气体,星际尘埃,你的名字。在那一点上,除了一些背景噪音外,天空应该是空的。

但事实并非如此。相反,在特定的频率范围内,Chary可以检测到宇宙地图中的分散斑块,这些斑块的亮度比原本应该亮4,500倍。研究人员提出了另一种可能的解释:补丁是我们的宇宙与平行宇宙之间碰撞的印记。

正如Chary告诉EarthSky.org,除非有人想出另一种解释补丁的方法,“人们必须得出结论,毕竟大自然可能正在玩骰子,我们只是众多其他人之间的随机宇宙”[来源:Byrd,索科尔 ]。

即使我们没有看到任何平行现实,也存在多元宇宙存在的可能性,因为我们无法证明它不存在。

我们知道这听起来像是一种方便的修辞手法,但是这样想:即使在我们的世界里,我们发现了许多我们以前不知道存在的东西,而且我们已经发生了一些事件 - 2008年全球金融危机是一个很好的例子 - 没有人想过可能。后者甚至还有一个名字:黑天鹅事件,以哲学家大卫休姆的观察命名,人们会认为所有天鹅都是白色的,直到他们看到一只黑天羊 [来源:Taleb ]。

宇宙的规模是使多元宇宙的可能性更加可信的因素。我们知道宇宙真的非常大,甚至可能无限大。这意味着我们可能无法检测到宇宙中存在的所有东西。由于科学家已经确定宇宙大约有138亿年的历史,这意味着我们只能探测到那时能够到达我们的光。如果一个平行的现实只是远远超过138亿光年,我们就没有办法知道它在那里,即使它存在于我们能够感知的维度[来源:Ball ]。

正如斯坦福大学物理学家安德烈·林德在2008年的一次采访中所解释的那样,如果物质世界的规则略有不同,那么生活将无法生存。例如,如果质子的质量比实际质量大0.2%,那么它们就会非常不稳定,以至于它们会分解成更简单的粒子,而原子则不可能。如果引力只是更强大,结果将是悲惨的。明星如我们的太阳将被压缩得足够紧,他们将通过他们的燃料在几百万年前,烧伤寿命长之前,在行星如地球有机会发展。这被称为“微调问题”。

有些人认为条件的精确平衡是作为创造一切的至高无上的人的刻意之手的证据,这会使无神论者处于严重的束缚之中。但是多元宇宙的可能性,在这种情况下,这可能仅仅是所有这些赋予生命的因素存在的特定领域,它们会让他们失望。

正如Linde在接受Discover杂志的采访时所说的那样:“对我来说,许多宇宙的现实是合乎逻辑的可能性。你可能会说,'也许这是一些神秘的巧合。也许上帝为了我们的利益创造了宇宙。' 好吧,我不知道上帝,但宇宙本身可能会在所有可能的表现形

Marty McFly(由Michael J. Fox扮演)不得不担心在“回到未来”中搞砸历史。但多元宇宙会阻止这个问题。HERBERT DORFMAN / CORBIS通过GETTY IMAGES

“回到未来”(BTTF)电影三部曲的持久流行使我们很多人对时间旅行的想法着迷。自从电影问世以来,唉,实际上没有人开发出一种垃圾驱动的DeLorean,可以在几十年或几个世纪之间来回缩放。即便如此,一些科学家认为时间旅行至少在理论上是可能的[来源:Russon ]。

假设可能发生这种情况,我们可能会遇到与BTTF主角Marty McFly遇到的相同的危险 - 无意中做一些改变过去事件的风险,这反过来又触发了一系列改变历史进程的事件。在最初的BTTF中,正如你可能还记得的那样,麦克弗利意外地阻止了导致他父母约会并坠入爱河的事件,这可能会使他从家庭的快照中消失。这需要大量的策划和McFly的一部分,以确保他们确实聚在一起生育。

但正如Gizmodo作家George Dvorsky在2015年的一篇文章中所指出的那样,多元宇宙的存在将使所有这些滑稽动作变得不必要。“备用世界的存在意味着没有一个时间表可以搞定,” 他写道。相反,如果一个人回到过去并改变了一些东西,他就会产生一整套新的平行宇宙。到目前为止我们谈到的所有关于平行宇宙的东西都是令人兴奋的,但这里有一个甚至更奇怪的想法。

2003年,牛津大学人类未来研究所所长,哲学家尼克博斯特罗姆提出了一个问题,即我们所认为的现实 - 即我们特定的平行宇宙 - 是否只是对另一个宇宙的数字模拟。在博斯特罗姆的构想中,需要10到36次幂计算才能创造出人类历史的整个生动的详细复制品。

一个非常先进的外星文明 - 我们正在谈论那些技术先进性会使我们看起来像旧石器时代的燧石雕刻的生物 - 可以想象它可能有足够的计算能力来实现它。事实上,模拟每一个曾经生活过的人甚至可能不会吞噬他们的大部分电子资源,因此存在的计算机生成的存在可能比真实存在的更多[来源:Choi和Kestin]。

这可能意味着我们生活在“黑客帝国”电影中的数字世界的实际版本中。

但等等,它变得更加怪异。如果模仿我们的文明本身就是一个模拟怎么办?

当然,这不是硬性证明。但是要记住那句古老的谚语,不同地归功于毕加索或者有时候作家苏珊桑塔格,如果你能想象出某些东西,就必须存在。

并且可能有一些东西。毕竟,在休·埃弗雷特啜饮雪利酒之前很久,历史上许多人都想象出不同版本的多元宇宙。

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