平行宇宙的理論和證據你知幾何?

我們的宇宙是獨一無二嗎?從科幻小說到科學事實,有一個概念表明,除了我們自己之外,還有其他的宇宙,在這一生中,你所做的所有選擇都在交替的現實中上演。這一概念被稱為“平行宇宙”,是多元宇宙天文學理論的一個方面。這種想法在漫畫書、電子遊戲、電視和電影中隨處可見。從《吸血鬼獵人巴菲》到《星際迷航》到《神秘博士》,再到《迪克蒙》,都有延伸情節的想法。其實有很多證據可以證明多元宇宙的存在。首先,瞭解宇宙是如何被認為是有用的。

平行宇宙的理論和證據你知幾何?

為多元宇宙而爭論

大約138億年前,簡單地說,我們在宇宙中所知道的一切都是一個無窮小的奇點。然後,根據大爆炸理論,一些未知的觸發因素導致它爆炸並膨脹。隨著最初膨脹的巨大能量冷卻,光線開始閃耀。最終,小粒子開始形成我們今天所知的更大物質集,如星系、恆星和行星。這個理論的一個大問題是:宇宙是唯一的嗎?用我們現有的技術,只能在宇宙中觀測,因為宇宙是彎曲的,我們在魚缸裡面,看不到外面的東西(如果外面有的話)。

至少有五種理論可以解釋為什麼多元宇宙是可能的:

1、無限的宇宙:我們不知道時空的形狀到底是什麼,一個突出的理論是,它是平的,並且永遠持續下去。這將呈現出許多宇宙存在的可能性。但考慮到這個話的,宇宙可能會開始自我重複。這是因為粒子只能通過多種方式組合在一起。

2、泡沫宇宙:關於多重宇宙的另一個理論來自“永恆的宇宙膨脹”。根據塔夫斯大學宇宙學家亞歷山大·維倫金的研究,在觀察整個時空時,一些空間停止膨脹,就像大爆炸膨脹了自己的宇宙。然而,其他將繼續擴大。因此,如果把我們自己的宇宙想象成一個泡沫,它正處於一個宇宙氣泡宇宙的網絡中。這一理論的有趣之處在於,其他宇宙可能有不同於我們的物理定律,因為它們沒有聯繫。

3、子宇宙:或者也許多個宇宙可以遵循量子力學的理論(亞原子粒子的行為),作為“子宇宙”理論的一部分。如果遵循概率法則,它表明,對於每一個可能來自你決定的結果,都會有一系列的宇宙——每一個都能看到一個結果。

4、數學宇宙:另一個可能的途徑是探索數學宇宙,簡單地說,它解釋了數學的結構可能會隨著居住的宇宙而改變。“一個數學結構是可以用一種完全獨立於人的方式來描述,”麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的馬克思·特格馬克(Max Tegmark)在2012年的一篇文章中這樣說:我真的相信,有這樣一個宇宙,它可以獨立存在,即使沒有人類,也會繼續存在。

5、平行宇宙:最後但並非最不重要的是平行宇宙的概念。回到認為時空是平的,可能的粒子數量,配置在多重宇宙會限制在10 ^ 10 ^ 122不同的可能性。因此,有無數個宇宙碎片,它們內部的粒子排列必須重複無數次。這意味著有無限多的“平行宇宙”:宇宙的斑塊和我們的完全一樣(包含一個和你完全一樣的人),以及不同於一個粒子位置的斑塊,不同於兩個粒子位置的斑塊,以及與我們完全不同的斑塊。

著名的物理學家史蒂芬·霍金去世前的最後一篇論文也涉及了多元宇宙。這篇論文發表於2018年5月,就在霍金去世的幾個月後。關於這個理論,他在《華盛頓郵報》(the Washington Post)發表的一篇採訪中對劍橋大學(Cambridge University)說:並不是一個單一、獨一無二的宇宙,但我們的發現意味著,多元宇宙的顯著減少,可能會有更小範圍的宇宙。

反對平行宇宙

然而,並不是所有人都同意平行宇宙理論。2015年,天體物理學家伊桑·西格爾(Ethan Siegal)在一篇關於媒體的文章中認為,時空可能永遠存在於理論之中,但他說,這種想法存在一定的侷限性。關鍵的問題是宇宙的年齡在140億歲以下。所以我們的宇宙的年齡本身顯然不是無限的,而是有限的。這將(簡單地)限制粒子重新排列的可能性的數量,可悲的是,讓你的另一個自我在看到中國之後登上那架飛機的可能性降低了。

同時,宇宙開始時的膨脹是指數級的,因為宇宙本身有太多的能量,但他指出,隨著時間的推移,宇宙膨脹明顯放緩——大爆炸產生的物質不會繼續膨脹。這意味著多重宇宙將會有不同的通貨膨脹率和不同的時間(長或短)宇宙膨脹。這就減少了類似於我們宇宙的可能性。即使撇開問題可能會有無限的可能值基本常數,粒子相互作用,甚至撇開解釋等問題是否many-worlds-interpretation實際上描述了我們的物理現實,事實是可能的結果的數量上升如此之快,所以不僅僅是指數——快得多除非宇宙膨脹已經發生在一個真正的無限大的時間裡,否則就沒有平行的宇宙和這一段相同。

博科園-科學科普|文:Elizabeth Howell/Space


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