如何理解平行宇宙?平行宇宙的分類是什麼?提出者是誰?

正文:

首先,平行宇宙這個概念是有科學依據的,是科學家們根據觀測到的事實以及各種宇宙理論進行推理的結果。然而,宇宙空間的理論各式各樣,平行宇宙的概念自然也就有很多種。

如何理解平行宇宙?平行宇宙的分類是什麼?提出者是誰?

平行宇宙的背景:

平行宇宙的概念,並不是因為時間旅行悖論提出來的,它是來自量子力學,因為量子力學有一個不確定性,就是量子的不確定性。平行宇宙概念的提出,得益於現代量子力學的科學發現。在20世紀50年代,有的物理學家在觀察量子的時候,發現每次觀察的量子狀態都不相同。而由於宇宙空間的所有物質都是由量子組成,所以這些科學家推測既然每個量子都有不同的狀態,那麼宇宙也有可能並不只是一個,而是由多個類似的宇宙組成。

平行宇宙的正式提出:

物理學家埃弗雷特指出,在量子力學中,存在多個平行的世界,在每個世界中,每次量子力學測量的結果各自不同,因此不同的歷史發生在不同的平行宇宙中。多世界解釋認為,對測量裝置的觀察,會使得測量裝置被分解為兩個。並且在這個測量鏈上,這種分解會不斷地進行下去。伴隨著這種分解,一定有一個完全的宇宙的複製。也就是說,只要有一個量子測量發生,那麼,每個宇宙分支,以及這個分支中的分量就會導致一個可能的測量結果。每個處在特殊宇宙分支中的人都會認為,他的測量結果和所處的宇宙是唯一存在的。也就是說,一次測量產生了一次新的宇宙。這些各自不同的新宇宙,除非完全相同,否則絕無重合的可能。這一理論的發表,標誌著平行宇宙概念的正式提出。

如何理解平行宇宙?平行宇宙的分類是什麼?提出者是誰?

平行宇宙的種類:

美國麻省理工學院的宇宙學家馬克斯·泰馬克(Max Tegmark)熱衷於研究平行宇宙,他說道:“對於我來說最有意思的問題不是平行宇宙是否存在,而是到底有多少種平行宇宙。”在2003年的《科學美國人》雜誌裡,有一篇由他所寫的關於平行宇宙的專文,文中他將平行宇宙分成四類。根據泰馬克的分類,越處於上位的宇宙,越容易擴張,越容易涵蓋處於下位層次的宇宙。

第一層次視界之外

如果空間是無限的,而且物質分佈在大尺寸上是足夠均勻的,那麼即使最不可能發生的事情也必然發生在某處。特別地,應該存在無限多有人的行星,而且包括無限多個一樣的外表、姓名、記憶的人。無限多和可觀測宇宙大小一樣的區域確實存在,在那裡任何可能的宇宙歷史都會實際存在。這就是第一層平行宇宙。

把人類可觀測的宇宙和不可觀測的分開,把宇宙想象成一個不斷膨脹的氣球,氣球膨脹的速度比光在氣球裡面移動的速度還要快,導致總有一部分空間是到達不了的。

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人類可觀測的宇宙:

以地球為中心,以410億光年為半徑畫一個球面,這個球面就是我們的宇宙視界。

為什麼會以410億光年為界限?我們知道宇宙也是有壽命的,宇宙從誕生到現在也就137億年,然而光的傳播也需要時間,這樣就可想而知了,無論我們用怎樣先進的科技也無法探測到超出宇宙年齡的空間。那麼為什麼會有410億光年這個數據呢?我們之前所說的137億年是沒有考慮到宇宙的膨脹的,光的傳播需要時間,在光走完137億年的這個過程中,宇宙是在不斷變大的也就是膨脹,距離也就相應的變遠了,可以理解為我們以站在可觀測宇宙的邊界為視角,一個天體朝著宇宙邊界發出一束光,當光抵達宇宙邊界的過程中,發出這束光的天體也在離我們遠去,當光束傳播到我們的視線中的時候,定然是超過了137億光年的考慮到這個因素後,科學家們把我們所能觀察到的最遠距離調整到了410億光年。

人類不可觀測的宇宙:

宇宙視界之外的空間都是不可觀測的宇宙,由上面的可觀測宇宙的解釋我們也可以自行聯想到不可觀測宇宙的緣由。

就是一個原因:宇宙膨脹的速度比光束在宇宙空間中的傳播速度要快,410億光年已經是極限,超越這個距離發出光束的天體也就會遠離我們的視線,也就是說光束無法抵達我們的視界。由此可見,視界外的空間與我們的空間完全獨立。

如何理解平行宇宙?平行宇宙的分類是什麼?提出者是誰?

混沌暴漲理論(Chaotic Inflation Theory),可對無限的遍歷的宇宙進行一般性預測。這個宇宙是無限的,應該包含了能實現所有初期條件的哈勃體積。因此,無限的宇宙包含了無限數量的哈勃體積。他們雖然全部具有同樣的物理法則與物理定數,但對於類似物質分佈的配置卻幾乎與人們所處的哈勃體積不同。但是正因為存在著哈勃體積,超越事件視界(Event Horizon)的、結果類似的或者相同的配置的哈勃體積才得以存在。據體格馬克測算,與人們居住的相同大小體積和配置的星體存在於距我們大約115(比古戈爾普勒克斯大的數字)米的地方。這種推論假定了看似與哈勃狀態一樣形式的分佈,但是實際上是什麼樣的分佈都是可能的。這就意味著人們所特定的哈勃體積在實際上是唯一的存在。

注:哈勃體積就是我們之前提到的可觀測宇宙的大小。

第二層後暴脹泡沫

作為宇宙的膨脹理論變形的混沌暴漲理論,平行宇宙是以整體方式進行擴張的,這種擴張會一直持續下去。但是宇宙的某個領域卻停止擴張,呈現各異的泡沫形態。這種泡沫就是不發達的第一層的平行宇宙。安德烈.林地及Vitaly Vanchurin計算得出此宇宙的數量是10000000個計量單位。可能不同的泡沫都經歷過原發的對稱性的破裂,其結果是擁有了不同物理定數的不同性質。此層次包括了約翰·惠勒(John Archibald Wheeler)的振動宇宙論(Oscillatory Universe Theory)和李·斯莫林(Lee Smolin)的多產宇宙論(Fecund UniversesTheory)。

第三層量子力學中的多世界解釋

休・埃弗雷特的多世界解釋(MWI)是為數眾多的主流量子力學的解釋中的一個。作為量子力學的一個側面,不是單個觀測就可以絕對預測的。反而可能在更大範圍引發不同的概率。根據MWI理論,這些不同的觀測結果與不同的宇宙分別對應。如同搖動一個六面的骰子一樣,其結果和量子力學的可觀測量是一致的。與骰子的6面向相對應的6種宇宙得以顯現。(更為正確的是,MWI理論中,儘管宇宙的存在具有單一性,但在向多元世界分裂後,他們通常是無法互相作用的。)

泰馬克認為第三層的平行宇宙在哈勃體積內的含量並不比一~二層的平行宇宙概率大。事實上,在有相同的物理定數的第三層的平行宇宙中,由分裂而形成的所有的不同的世界在層次一的平行宇宙中的多個哈勃體積中都可以找到。泰馬克做了如下闡述:第一層和第三層的唯一不同就是人的復體居住在哪裡的差別。在第一層當中,居住在三次元空間的任何一個地方。在第三層當中,居住在無限次元的與希爾伯特空間(Hilbert Space)內的其他量子不同的世界中。同樣,擁有不同物理定數的全部的層次二的泡沫宇宙在事實上,可以看作是在第三層的平行宇宙中在原發性的對稱性破裂瞬間所產生的“世界”。與多世界有關的觀點包括了理查德·費曼(Richard Phillips Feynman)的複數歷史(Multiple Histories)解釋及H. Dieter Zeh的多精神解釋(Many-minds interpretation)。

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第四層終極集合

終極集合假說由泰馬克自身所倡導。可以採用不同的數學結構進行記述的宇宙被認為是全部以對等的方式而實際存在的。不可觀測的宇宙的不同的低能量的物理法則並不包括其中。泰馬克倡導如下的觀點。抽象數學是非常普遍的存在,(從人類的曖昧的語言中分離出來)無論以什麼樣的純粹的語言都可定義的萬物的通用理論(TOE)都脫離不了數學結構。比如,包含不同種類的實體(用語言的表述的話)及其關係(再用語言表述)的TOP不僅被數學者們稱為集合論模式,通常也把該種集合論的模式看成是構成的形式體系。這就暗示了所有的可以想象的平行宇宙理論在層次四階段可以被記述。因為層次四的平行宇宙包含了全部的其他的集合,從而成為了平行宇宙階層的上限。導致了失去考慮層次五的平行宇宙的餘地。尤爾根·施密特胡貝爾(Jürgen Schmidhuber)提出了“數學的構造的集合”並沒有被明確的定義這一不同意見。他只贊同構造性數學(Constructive mathematics),即通過電腦程序可以進行記述的宇宙表述。其中,輸出位可以被控制在有限的時間內,控制時間的本身會因為庫爾特的極限而受到程序的影響無法做出預測,但是由於非停止程序的原因,可以被記述的宇宙的表述非常明確的包含其中。另外,他對相對受限的可以進行極快運算的宇宙集合提出了明確的異議。

各位對平行宇宙的分類怎麼看,有什麼觀點以及批判請在下方評論。


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