遇事不决,量子力学;诠释不通,穿越时空;脑洞不敷,平行宇宙。
良多网友估量都在网上看到过近似这样的略带讥讽的话,也许大师都觉得平行宇宙都是科幻作家虚构出来的一种玩意,事实上我最早看到的平行宇宙就是在李连杰本家儿演的好莱坞科幻片《宇宙追缉令》里的。在故事中平行宇宙的李连杰杀死了其它所有平行宇宙的本身,以此获取被杀者的能量来晋升本身的实力,最后来的本家儿角的宿世界来要杀死他,脑洞是挺大的……
但其实跟良多科幻作品里的科幻元素一样,平行宇宙最早也是作为科学假说被提出来的。而到了此刻,科学家所提出的平行宇宙远不止一种,而是有很多多少种……那么是不是每一种平行宇宙理论下都有平行宇宙里的另一个您呢?下面我们来简单领会一些常见的平行宇宙和它们提出的布景。
科学里的非科学——多宿世界诠释里的平行宇宙
我初次在正经的科普作品里看到关于平行宇宙的描述是在曹天元的科普书《天主掷骰子吗?——量子物理史话》里。这也许也是平行宇宙在科学上初次呈现的处所吧。
故事要从一百年前的一个尝试起头说起,那时科学家在研究一个闻名光学尝试——杨氏双缝尝试时发现,当光颠末两道狭缝今后,会在缝后的屏幕上投出明暗相间的条纹,这个尝试人们已经进行了上百年了,按事理这没什么奇异的,这是波的特征,麦克斯韦已经证实光是一种电磁波,是以它会发生干与就层见迭出。
(下面这段布景常识若是感觉乏味可以直接跳过,从下一段黑体字起头继续往下看)
然而问题在于爱因斯坦在1905年的一篇诺贝尔物理学奖论文里提出了光量子假说,把光作为一种粒子用以诠释此前物理学家发现的光电效应现象。于是奇异的工作发生了——光既是波又是粒子?因为两种特征都有明白的尝试证实,光既是波又是粒子似乎是无可回嘴的:杨氏双缝干与尝试证实光是波,分歧频率光发生的光电效应和康普顿散射尝试证实光是粒子。后来埃尔温·薛定谔和沃纳·卡尔·海森堡别离经由过程波动力学和矩阵力学描述了波和粒子的行为。再后来,路易·维克多·德布罗意提出了物质波的假说,认为所有的物质粒子都具有波的特征,并最终在克林顿·戴维森和雷斯特·革末在尝试中发现电子发生的衍射,而且衍射纪律与X射线一致。至此物质粒子的波粒二象性被确立。而按照新生的量子力学诠释,光的“波”是一种概率幅,用人话说就是各类可能的组合。
尝试布景交接完,下面我们继续说前面的双缝尝试:人们在双缝尝试中利用一种特别的方式诡计让光子一个个经由过程双缝,以此不雅察屏幕上呈现的图案,方式是把光源弱化到每一刻只有一个光子经由过程缝,缝后面用感光胶片当作像。当曝光时候比力短的时辰,人们在照片上看到的是一些零散的光点,这表白光子确实是一个个打在胶片上的。但当把胶片的曝光时候延迟到足够长今后,神奇是工作呈现了:胶片上再次呈现了光束双缝干与一样的干与图案!这意味着一个光子也能发生干与?因为干与图案表白,一个光子是同时颠末两道缝的,因为只有这样才能发生干与并形当作干与图案……
于是问题来了:一个光子是若何同时颠末两个狭缝的?一堆量子力学奠定人(玻尔、玻恩、海森堡、狄拉克、泡利等人)构成的哥本哈根学派提出了一种那时“最合理”的诠释——哥本哈根诠释。他们认为当光没有达到屏幕被测量到之前,并不是一个实体的粒子,而是一团概率云,它存在于所有可能的处所,包罗那两道狭缝,也就是说,它处在所有可能的叠加状况!是以,它确实是同时颠末了两道狭缝并与自身干与并最终以一个实体粒子打在感光胶片上从而被测量到。
这样的诠释显然是难以让人接管的,因为这意味着物质粒子在被测量到之前并不具有其实性,是以它受到以爱因斯坦为代表的物理学家所报复,但他们又没能给出更好的诠释……
直到1957年,美国普林斯顿大学的休·艾弗雷特三宿世在其博士论文中提出一种假说:多宿世界假说。在这个疯狂的假说中他指出,处在叠加态的可能并不是光子,而是宇宙!
在他的诠释中,宇宙处在所有可能的叠加态,在双缝干与尝试中当光子颠末双缝时,叠加的宇宙就发生了割裂,发生了两个平行的宇宙,在此中一个平行宇宙,光子颠末了左边的狭缝,而在另一个平行宇宙,光子则颠末了右边的狭缝,叠加态的宇宙是真实的,而每一个割裂的平行宇宙也是真实的,光子始终是一个个地颠末此中一道狭缝。这样物理宿世界的其实性被保留了。
然而对于大大都物理学家和通俗人们来说,这个假说比哥本哈根诠释加倍疯狂!“我不相信我瞟一眼就使宇宙发生了割裂……”所以在很长时候里,这一假说并没有被普遍接管。
那么作为一个物理理论的诠释,这个假说可以被尝试验证吗?很遗憾:不成以。因为这个理论指出,当两个平行宇宙割裂开今后彼此就没有任何干联了,它们就像两根平行线,不再发生任何交集。
也就是说,它是一个无法验证的假说……固然它是一位物理学博士提出的,但它其实不合适科学理论的尺度,因为它不具备可证伪性。
一不小心就写得太长了……但我感觉这是最主要的平行宇宙假说,所以下面的我就尽量从简了。
不成不雅测宇宙的平行宿世界
这是基于两个事实提出来的:1、宇宙正在膨胀,2、光速是个有限的值。是以,就在我们所处的宇宙中就存在了一个可不雅测宇宙和一个不成不雅测的宇宙,但它们配合组成了我们所处的宇宙。我们的可不雅测宇宙是指我们所能看到的最远的距离组成的一个以我们为中间的球体,它的半径大约是光行距离138亿光年,而因为宇宙的膨胀,它此刻的现实半径已经膨胀到了大约465亿光年。对于465亿光年外的宇宙,今朝是不成不雅测的,它跟我们没有任何交集。而按照我们的可不雅测宇宙半径,我们还可以把我们的宇宙划分当作n个互相没有交集的小宇宙。
因为是统一个宇宙,是以我们拥有一样的物理纪律,而又因为宇宙各标的目的同性,是以当宇宙足够大,能划分出足够多的小宇宙后,就存在一种可能,在某一个小宇宙里的粒子摆列刚好与我们的可不雅测宇宙一样,这样,两个一模一样的小宇宙就发生了。在那个小宇宙里,很可能进化出一个一模一样的您……可是他跟您却没有任何干系……
不外因为我们的宇宙的巨细是有限的,它不成能拥有无限多的小宇宙,所以在如斯宏不雅的标准下拥有完全一样的粒子摆列的可能性根基为0。
别的,因为光速的限制,这样的小宇宙也是不成不雅测的,也就是不成证实的……
能量守恒下的负能量宇宙
能量守恒是一条亘古不变的物理定律,但它带来了一个最终问题:我们的宇宙是怎么来的?我们的宇宙布满了能量,而它又是在有限的时候内降生的,那么它的能量是怎么发生的?
按照量子力学,真空中可以随机发生虚粒子对,它们一般是发生后就随即湮灭了。但存在一种可能,两个虚粒子被分隔到足够大的距离,理论受骗虚粒子对被分隔到跨越它们的一倍波长的距离时,它们就不会再湮灭了,当虚粒子对无法湮灭时就会酿成实粒子。是以,有人指出很可能当初就发生了两个大爆炸奇点,它们在一个庞大的能量涨落中发生,因为某种未知的原因刹时分隔了,没有随即湮灭,是以它们别离拥有了正能量和负能量,随后各自膨胀为一个宏不雅的宇宙。这样,就可能在形当作我们的宇宙的同时,发生了一个满是负能量的平行宇宙,里面就可能有一个负能量的您……
可是很显然,这样的一个负能量宇宙也是不成不雅测的,因为当您不雅测到的那一刻就意味着扑灭……
光阴倒流的宿世界——白洞的宇宙
在卡尔·史瓦西提出黑洞几十年后,有人提出了可能存在一种与黑洞相反的天体——白洞。按照广义相对论,黑洞是只能进不克不及出,白洞则只能出不克不及进。然而科学家却找不到白洞天然形当作的机制,它不像黑洞可以经由过程天体坍缩发生。于是有人脑洞大开提出黑洞的另一头很可能毗连着一个白洞,而两者经由过程虫洞相连,黑洞吸进去,从白洞喷出来。
然而按照广义相对论,黑洞的鸿沟——视界面是一个单标的目的膜,当越过了视界,黑洞里的时空就发生逆转了,所有落入黑洞的物体将从沿空间偏向落入黑洞酿成沿时候偏向落标的目的奇点。也就是说物质落标的目的黑洞奇点的过程是一个顺时过程,而与之相反,白洞从奇点喷出物质的过程则酿成一个逆时过程,这有点不合适我们的物理纪律,因为我们的宇宙时候具有较着的单标的目的性,不存在逆过程。于是有人继续脑洞大开提出白洞地点的是另一个宇宙,那个宇宙的时候是逆着走的……
不外这样一个宇宙也许不克不及叫平行宇宙,而应该叫镜像宇宙吧,究竟结果它连时候偏向都是反的……
对于这样的一个宇宙,什么都不要问,问就是不成证伪……
最终理论下的平行时空
在追求同一的过程中,降生了一种奇异的理论,称为弦理论,经由过程增添空间维度,科学家可以把更多的彼此感化纳入到统一个理论里面。从弦理论成长到超弦理论后,科学家在十维时空下同一了天然界的四种彼此感化,可是他们一共发现了5种分歧的超弦理论,并且它们仿佛都对。后来物理学家爱德华·威腾经由过程额外再增添一个空间维度,使5种超弦理论同一在一路。
但很快有人发现了问题,在增添了一个空间维度后,空间酿成了十维,然而偶数维的空间无法导出手征性,这与实际宿世界不符……
后来仍是威腾本身想到领会决法子,很简单:“诠释不通,穿越时空;脑洞不敷,平行宇宙。”没错,他搬出了平行宇宙!经由过程把第十个空间维度界说为毗连两个九维空间的平行空间维,空间再次回到奇数维,完美的解决了手征性问题。最终这一理论被称为M理论,当作为最有可能同一所有彼此感化的最终理论。
漂浮在高维空间里的三维膜
一起头,弦理论的高维空间是蜷缩在普朗克长度下的,但跟着理论成长,因为有三种彼此感化力无法离开三维空间(仅引力能穿透到高维空间),是以,高维空间即使是宏不雅的我们可能也看不到,因为我们日常的不雅测手段被锁死在三维空间里了……
这样,一个宏不雅的高维空间就可能存在了,而我们可见的宇宙则可能只是一片漂浮在高维空间里的三维空间膜。那么凭什么认为这个高维空间里只有一片三维膜呢?又一个脑洞呈现了:在这个高维空间里,可能漂浮着无数的三维膜宇宙,而与之前的平行宇宙分歧,这些漂浮的三维膜是有可能相撞的(有理论认为恰是这种相撞发生了宇宙大爆炸),即使不相撞,两个三维膜上的物质也能发生引力彼此感化,而这些引力彼此感化在我们的宇宙中理论上是能不雅测到的。(有人认为这能诠释暗物质问题)
因为可以存在无限多的三维膜宇宙,是以也就有可能存在一个摆列组合与我们的宇宙一模一样的宇宙,存在另一个您的平行宇宙又呈现了……但跟前面的小宇宙一样,这个平行宇宙的“您”跟您其实没有半毛钱关系。
宇宙不是独一?——泡泡宇宙
前面的所有平行宇宙其实可以认为都来自一个配合的大宇宙,因为它们有配合的发源。但有人提出宇宙可能底子不只有一个,而是有无数个,每一个有分歧的物理纪律,分歧的演化过程。有的可能底子没膨胀,有的可能暴胀不止;有的可能只有一种力,有的可能有八种……归正就是平易近科名言:一切皆有可能!
既然有无数个各类各样的宇宙,呈现两个各类摆列组合一样一样的宇宙天然也是有可能的……
不知不觉写了好几千字,完全超出了原打算……本考虑要不要分两篇发,想想仍是算了,分隔了欠好。看完这么多的平行宇宙您有什么感触?或者您还知道哪些平行宇宙假说?可以留言会商一下。(^_^)
0 篇文章
如果觉得我的文章对您有用,请随意打赏。你的支持将鼓励我继续创作!