1954年,一位叫休·埃弗雷特三世的27歲普林斯頓大學研究生和他的朋友們一起喝雪莉酒聊天時,對物理學大發雷霆。在談話中,埃弗雷特對如何解決量子力學中最離譜的問題有了一個瘋狂的想法,這個問題著眼於如何現實量子力學如何在微觀層面上發揮作用。在量子理論中,象電子這樣的基本粒子不存在於單一狀態,而是存在於一個疊加態中,即位置、速度和方向的多重性。但是在我們可以觀察和體驗的事物的宏觀(肉眼可見)層面上,物體似乎一次只以一種狀態存在。我們的世界是如何從所有這些可能性中產生的?
埃弗雷特,一個有創造力的思想家,他在一次頭腦風暴中,得出一個既聰明又奇異想法。這裡簡單介紹這個奇異的想法:埃弗雷特設想的是一個多元宇宙,它充滿了不同的領域,其中所有由量子力學決定的可能性都可以同時存在。
埃弗雷特的想法,成為他1957年博士論文的主題,該想法是如此的離奇,當時很多物理學家不能接受該想法,以至於他很難在科學雜誌上發表這篇文章。這一經歷令他非常失望,他最終無可奈何地放棄了理論物理學,後來在五角大樓找到了一份工作。
但在隨後的幾十年裡,埃弗雷特關於多元宇宙的概念逐漸被物理學家們認可。此外,它還作為科幻小說中的一個經常出現的主題,潛入了大眾文化之中,成為對量子理論的細微差別和悖論一無所知或不關心普通人的一個著迷的主題。畢竟,想象我們在生活中所做的每一個選擇——從我們結婚的伴侶,我們生活的地方,我們染髮的顏色,我們午餐吃的東西——都會產生一個獨立的宇宙,在這個宇宙中,我們的另一個版本做了一些不同的事。
那麼我們生活在多元宇宙中嗎?我們不能肯定,但這裡有10個理由說明我們應該認真對待這種可能性。
不用擔心薛定諤之貓
在埃弗雷特和他的多元宇宙概念出現之前,物理學家們陷入了一個令人困擾的困境。他們必須為量子力學所關注的亞原子世界使用一套規則,為我們能看到和體驗的大規模的日常世界使用另一套規則。這種規模變化的複雜性迫使他們將大腦扭曲成一些奇怪的形狀。
例如,在量子力學中,當沒有人觀察粒子時,它們就沒有設定的性質。相反,它們的性質是由一個叫做波函數的東西來描述的,它包含了粒子可能具有的所有不同的可能屬性。但在一個單一的宇宙中,所有這些可能性不可能同時存在,所以當你觀察一個粒子時,它就停留在一個單一的狀態上。這個想法通過著名的薛定諤之貓悖論(schr_dinger's cat paradox)進行了隱喻性的闡釋——也就是說,如果盒子裡有一隻貓,它就同時活著和死去,直到你打開盒子進行檢查。你的動作迫使貓變成一隻溫暖的、有呼吸的小貓或屍體。
但在多元宇宙中,你不必擔心你會好奇地殺死這隻貓。相反,只要你打開盒子,現實就會分成兩個版本。當然,有一個宇宙世界你會想,“哇!這隻可愛的貓死了。”但是還有另一個宇宙發生的事件,在這個事件中,你可能會看到它正歡快地抓撓它的耳朵。
這是讓現實無限的一種方式
在2011年的一次採訪中,哥倫比亞大學的物理學家布萊恩·格林(Brian Greene)解釋說,我們並不確定宇宙有多大。宇宙可以是大得令人難以想象,但卻有限。或者,當你向任何方向離開地球時,空間可能永遠延伸下去,這可能是我們大多數人想象的方式。
但是,格林認為,如果空間是無限的,那就意味著它必須是一個具有無限平行現實的多元宇宙。這就是理由:把宇宙和宇宙中的所有物質想象成一副牌。正如一副牌裡只有52張牌一樣,物質也只有這麼多不同的形式。如果你洗牌的次數足夠多,最後,牌的順序必須重複。同樣,在一個無限的宇宙中,物質最終將不得不重複自身,並以類似的模式排列自己。一個多元宇宙,擁有無數個包含相似但略有不同版本的平行領域,提供了一種簡潔、簡單的方法來滿足重複的需要。
它解釋了宇宙是如何開始和結束的。
人類的某些特質——也許是我們大腦形成模式的傾向——讓我們想知道每一個故事的開始和結束,包括宇宙本身的故事。但是,如果大爆炸是宇宙的開始,它是如何被觸發的,以及在它之前存在著什麼?宇宙終有一天會結束嗎?之後會發生什麼?好奇的人想知道。
多元宇宙可以解釋所有這些事情。一些物理學家假設,多元宇宙的無限區域是一個叫做“膜世界”的東西。這些“膜世界”存在於許多不同的維度中,在我們自己的“膜世界”中,但我們無法發現它們,因為我們只能感知空間的三維,加上時間的第四維度。
一些物理學家認為,這些“膜世界”是一塊塊板,像麵包片一樣捆在一個塑料袋裡。大多數情況下,它們是分開的,而且不易接近。但是偶爾,“膜世界”會互相碰撞。假設,這些碰撞是災難性的,足以引起重複的大爆炸,使平行宇宙能夠一遍又一遍重新啟動自己。
觀察證據表明可能存在多元宇宙。
歐洲航天局的普朗克軌道天文臺正在收集有關宇宙微波背景輻射的數據,這種背景輻射仍然在宇宙的早期、高溫階段存在。
但這項研究也產生了可能是多元宇宙的證據。2010年,來自英國、加拿大和美國的一隊科學家在宇宙微波背景下發現了四種奇怪的、看似不太可能的圓形圖案。他們假設這些標記本質上是我們的宇宙從碰撞到其他宇宙而得到的損傷。
2015年,歐空局的研究員朗·拉姆·查裡(Rang Ram Chary)也做出了類似的發現。查裡從天文臺的天空照片中拿出了一個宇宙微波背景輻射模型,然後把我們所知道的一切刪除——恆星、氣體、星際塵埃。到那時,除了一些背景噪音外,天空應該已經很空了。
但事實並非如此,相反,在特定的頻率範圍內,查裡可以探測到宇宙地圖上分散的光斑,這些光斑的亮度是原本應該的4500倍。研究人員提出了另一種可能的解釋:這些斑塊是我們的宇宙與平行宇宙碰撞後留下的印記。
正如查裡在EarthSky.org上所說,除非有人想出另一種解釋這些補丁的方法,“我們一定會得出這樣的結論:畢竟大自然可能在玩兒骰子,而我們只是眾多宇宙中的一個隨機宇宙”。
宇宙太大,無法排除平行的現實不存在
有一種可能性是多元宇宙存在的,即使我們沒有看到任何類似的現實,因為我們不能證明它不存在。
我們知道這聽起來是一個很方便的修辭技巧,但請這樣想:即使在我們的世界裡,我們也發現了許多我們以前不知道存在的東西,而且我們已經發生了一些事件——2008年全球金融崩潰是一個很好的例子——沒有人認為可能發生。後者甚至還有一個名字:黑天鵝事件,根據哲學家大衛休謨的觀察,人們會假設所有的天鵝都是白色的,直到他們看到一隻黑色的天鵝。
宇宙的尺度是使多元宇宙的可能性更加可信的因素。我們知道宇宙真的,真的很大,甚至可能是無限大的。這意味著我們可能無法探測到宇宙中存在的一切。因為科學家們已經確定宇宙大約有138億年的歷史,這意味著我們只能探測到在那個時候能夠到達我們的光。如果一個平行的現實僅僅是在138億光年之外,我們就沒有辦法知道它在那裡,即使它存在於我們能夠感知的維度中。
如果你是一個無神論者,多元宇宙更有意義。
正如斯坦福大學物理學家安德烈·林德在2008年的一次採訪中解釋的那樣,如果物理世界的運行規則稍有不同,生命就不可能存在。舉例來說,如果質子的質量只比實際質量大0.2%,那麼它們就非常不穩定,以至於它們會分裂成更簡單的粒子,而原子就不可能存在。如果重力更強大一點,結果將是可悲的。像我們的太陽這樣的恆星將被壓縮得足夠緻密,在地球這樣的星球上的生命有機會進化之前,太陽早已在幾百萬年前就燃燒殆盡了,這就是所謂的“微調問題”。
有些人認為,條件的精確平衡是一個創造一切的至高無上者故意動手的證據,這將使無神論者陷入嚴重的困境。但是多元宇宙的可能性,在這個可能僅僅是所有這些生命要素都存在的特定領域,給了他們一個答案。
正如林德在接受《發現》雜誌採訪時所說:“對我來說,許多宇宙的現實是一種合乎邏輯的可能性。你可能會說,‘也許這是某種神秘的巧合。也許上帝創造宇宙是為了我們的利益。““好吧,我不瞭解上帝,但是宇宙本身可能會以其所有可能的表現形式永遠地自我複製。”
時間旅行者無法擾亂歷史
《回到未來》電影三部曲讓人百看不厭,多年來一直受人們喜歡,電影的影響使我們很多人對時間旅行的概念著迷。唉,自從電影問世以來,沒有人真正研製出一種能在幾十年或幾個世紀之間來回縮放的垃圾驅動的德洛倫(DeLorean)。儘管如此,一些科學家認為時間旅行至少在理論上是可能的。
假設這種情況可能發生,我們可能會遇到與《回到未來》的主角馬蒂·麥克弗利同樣的危險——無意中做了一些事情來改變過去的事件,從而引發一系列事件來改變歷史進程。在最初的《回到未來》中,正如你可能記得的那樣,麥克弗利(McFly)意外地阻止了一件導致他父母約會和墜入愛河的事件,這件事威脅著未來會把他從家庭快照中抹去。為了未來不被從家庭照抹去自己,這就需要麥克弗利使出各種陰謀,以確保他的父母真的在一起並生育,這樣才會有未來的他。
但是正如Gizmodo的作家George Dvorsky在2015年的一篇文章中指出的那樣,多元宇宙的存在將使所有這些滑稽動作變得不必要。”他寫道:“替代世界的存在意味著沒有一個單一的時間線可以搞砸。”相反,如果一個人回到過去改變了事情,他只會產生一套全新的平行宇宙。
我們可能是一個先進文明的模擬
到目前為止,我們討論過的關於平行宇宙的所有這些東西都讓人相當興奮,但這裡有一個更為奇怪的想法。
2003年,牛津大學人類未來研究所所長、哲學家尼克·博斯特羅姆提出了這樣一個問題:我們所認為的現實——即我們特定的平行宇宙——是否僅僅是對另一個宇宙的數字模擬。在博斯特羅姆的構想中,需要10到36次冪計算才能創造出一個逼真、詳細的人類歷史的複製品。
一個真正先進的外星文明——我們所說的是那些技術成熟的人,他們會讓我們看起來像舊石器時代的燧石雕刻者——可以想象,他們可能有足夠的計算能力來完成這項任務。事實上,模擬每一個曾經生活過的人,甚至可能不會吞噬掉他們的大部分電子資源,因此可能存在更多的計算機生成的人,而不是真正的人。
這可能意味著我們生活在《矩陣》電影中數字世界的真實版本中。
但是,等等,這變得更奇怪了。如果正在模擬我們的文明本身就是一個模擬呢?
人們從早期就開始想象多元宇宙。
當然,這不是確鑿的證據。但要記住這句老話是很有意思的,它被各種各樣地歸因於畢加索或者作家蘇珊·桑塔格,如果你能想象出什麼,它一定存在。
可能會有一些原因。畢竟,在休·埃弗雷特啜飲雪莉酒很久以前,許多歷史上的人就想象出多元宇宙的不同版本。
例如,古印度宗教文獻中充滿了對多個平行宇宙的描述。衛斯理大學宗教教授瑪麗·簡·魯賓斯坦在她的書《Worlds Without End: The Many Lives of the Universe》中指出,古希臘人有原子論哲學流派,認為有無限多的世界散佈在同樣無限的虛空中。
在中世紀,多重宇宙的觀念也產生了共鳴。例如,在1277年,巴黎主教甚至認為希臘哲學家亞里士多德錯誤地認為只有一個可能的世界,因為這質疑萬能的上帝創造平行世界的能力。這個想法在16世紀再次被科學革命的領導者之一Gottfried Wilhelm Leibniz重新提出,他認為有許多可能的世界存在,每一個都有不同的物理形態。
它符合我們對宇宙的認識模式
雖然多元宇宙的概念看起來很奇怪,但在某種程度上,它實際上符合人類如何看待自己和宇宙的現代歷史進程。
正如物理學家Alexander Vilenkin和Max Tegmark在2011年發表的一篇美國科學論文中指出的那樣,西方文明的人們在發現了現實的本質之後,也越來越不謙遜。他們開始認為地球是一切的中心。我們認識到這不是真的,甚至我們的太陽系也只是銀河系中不太重要的一部分。
多元宇宙會把這種模式帶到邏輯的極端。如果多元宇宙存在,那意味著我們一點也不特別,因為我們每個人都有無限的版本。
但有些人認為我們剛剛開始了一次拓展思維的旅行。正如斯坦福大學理論物理學家倫納德·蘇斯金德(Leonard Susskind)所寫,也許幾個世紀後,哲學家和科學家們會將我們的時代回顧為“一個黃金時代,在這個黃金時代裡,狹隘的、地區級的21世紀宇宙觀讓位給了一個更好的宇宙觀(mult)“。
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