平行宇宙

4）量子平行宇宙理论
• 在电子双缝干涉实验中，最令人费解的是下面这 个事实 ：就算人们把电子一个个地单独发射出来 通过双缝，最后所有落在感光屏上的电子还是可 以形成干涉条纹。 • 对于这些问题唯一合理的解释就是：每一个电子 都同时通过了两条狭缝。他们在狭缝上装上了探 测器，来检验一下每个电子到底是不是同时通过 了两个狭缝。检测的结果显示电子每次都只能通 过其中的一个狭缝。但是，只要有一个狭缝上出 现了探测器，感光屏上的干涉条纹就神秘地消失 了。
2）暴胀平行宇宙（Inflation Multiverse）
• 1964年，人们在宇宙中发现了无处不在的微波 背景辐射（Cosmic Microwave Background）。 当人们试着测量这些微波辐射的温度时，问题 就来了。无论我们测量宇宙中来自于哪一个方 向的微波辐射，它们的温度都几乎是一样的
暴胀宇宙理论
• 在暴胀宇宙理论中，宇宙并没有在大爆炸之后 立刻开始快速膨胀，而是先等物质和能量在一 个极小的空间里『搅拌』均匀之后才开始了一 次剧烈的膨胀。 • 在永恒暴胀理论中，宇宙的暴胀永远不会停止。 但是，由于某种量子机制导致的随机性，在宇 宙中的一些地方暴胀很偶然地停止了，你可以 把这些地方想象成小气泡。在这些小气泡中， 暴胀场的能量转化成了粒子，粒子又形成了物 质，物质形成了星系。在其中的一个小气泡里， 这些物质中的一小部分形成了太阳、地球、以 及你和我。
以地球为中心，以410亿光年为半径画一个球 面，这个球面就是我们的宇宙视界。
• 这个视界外的区域是我们永远无法观测到的宇宙， 因为光还来不及从那里到达地球就已经离我们远去 了。由于任何物体移动和信息传递的速度都不能超 过光速，对于视界外的宇宙，我们不仅无法观测， 也无法对它施加任何影响。也就是说，视界外的宇 宙跟我们是完全相互独立的。 • 为了更好地理解这个概念，你可以想象一个不断膨 胀的气球，在它的东西两端各生活着一小群蚂蚁。 这两群蚂蚁都认为自己呆在原地没有动，但随着气 球的膨胀，它们之间的距离却在不断增大。
• 如果，我们的宇宙是无限大的，那么将存在无数多 个平行宇宙。而由于每个平行宇宙中的粒子数是有 限的，如果我们给观测的精度设一个上限的话，所 有粒子排列方式也将是有限的。如果你试着把有限 多个粒子排列放入无限多个平行宇宙，那么必然的 结果就是一定会有排列方式一模一样的宇宙。 • 在这种情况下，在无穷多个平行宇宙中都将会有一 个一模一样的你，他们做了每一件你做过的和你没 有做过的事。一个世界中的你刚娶了Angelababy， 一个世界中的你刚拿了世界杯，还有一个世界中的 你发动了世界核战。 • 不过这些都跟你没有任何关系，所以才叫平行宇宙 么。
• 某些版本的弦论认为我们生活在一个三维 膜之中。宇宙中还有许许多多其他的三维 膜，跟我们所在的三维膜堆叠在一起，好 像一层层摞起来的饼干。
不同的膜就代表不同的世界，但是显然弦论中的某些 计算表明所有的粒子都无法离开自己所在的三维膜， 所以我们无法进入其他的平行世界中去，尽管在另外 一个维度上我们可能相距只有一毫米。在弦论中，只 有引力可以不受这种限制，自由地达到其他的三维膜。 这叫做膜平行宇宙（Brane Multiverse）。
平行宇宙
吴家燕 2017.11.28
• 在20世纪50年代，有的物理学家在观察量子的时候，发现 每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物 质都是由量子组成，所以这些科学家推测既然每个量子都 有不同的状态，那么宇宙也有可能并不只是一个，而是由 多个类似的宇宙组成。平行宇宙概念的提出，得益于现代 量子力学的科学发现。有学者描述平行宇宙时用了这样的 比喻，它们可能处于同一空间体系，但时间体系不同，就 好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车；它们有可能 处于同一时间体系，但空间体系不同，就好像同时行驶在 立交桥上下两层通道中的小汽车。
• 一天，住在东边的这群蚂蚁想要知道气球上是否还 有其他蚂蚁，于是派出了它们中爬得最快的一只叫 做博尔特的蚂蚁去探索未知的世界。虽然博尔特一 刻不停地以最快速度爬行，但由于气球膨胀的速度 已经超过了它的爬行速度，它与西边另一群蚂蚁之 间的距离反而越来越大了。所以博尔特永远也不会 知道在气球的另一端是不是还住着一群蚂蚁。换句 话说，西边的这群蚂蚁处于博尔特的宇宙视界之外。 这两群蚂蚁无法以任何方式影响到对方，它们甚至 永远无法知道对方的存在。它们所生活的世界相当 于两个平行宇宙。 • 我们的处境就类似于气球上的一群蚂蚁，生活在一 个半径为410亿光年的球形宇宙中，无法知道在这 之，在我们左边 137亿光年的地方有一个地点A，在我们右边 137亿光年的地方有一个地点B。那么，地点A 和地点B之间的距离是274亿光年。也就是说， 一束光从地点A传播到地点B所需要的时间比宇 宙的年龄还要长，所以这两个区域是无法对另 一方造成任何影响的。那为什么地点A和地点B 会有着相同的微波辐射温度呢？如果仅仅是地 点A和地点B的微波辐射温度相同，那也许还可 以用巧合来解释。但是在我们的天空中有无数 的地点A和地点B，它们的微波辐射温度全都一 模一样，这就无法用巧合来解释了。
• 这样的小气泡被称为口袋宇宙（Pocket Universe）。按 照暴胀理论的说法，整个宇宙中有无数多个这样的口袋 宇宙，而我们就生活在其中的一个之内。在我们与其他 口袋宇宙之间，是永远处于暴胀之中的宇宙空间。 • 在这持续暴胀的宇宙空间中，每一秒钟都有新的口袋宇 宙被随机地创造出来。
3）那些跟弦论有关的平行宇宙理论
• 对于薛定谔的猫来说，在我们打开箱子之前宇宙就已经进行了 分裂。我们被随机地分配到了『死猫』或者『活猫』宇宙中， 只不过我们需要打开箱子才能发现这个结果而已。如果我们打 开箱子看到薛定谔的猫活得好好的，那么在另外一个平行宇宙 中，我们正围在箱子旁讨论猫为什么死掉了。
理论争议
• 针对平行宇宙的主要争论在于，它们很浪 费并且很离奇，来依次考虑这两点。首先， 平行宇宙理论很容易被奥卡姆剃刀原理所 攻击，因为它们假设了其他宇宙存在，而 人们却永远观测不到。
• 相互平行的两个 宇宙，既不重合， 也不相交，可谓 “井水不犯河 水”。虽然有时 通过一些偶然的 事件，两个宇宙 能相互感知对方 的存在；但一般 而言，仍是“鸡 犬之声相闻，老 死不相往来”。
1）视界平行宇宙
• 请先思考这样一个问题： 有一个位于地球上 的人正在仰望夜空中的浩瀚宇宙，那么他可 以观察得到整个宇宙吗？ • 答案是否定的。由于光的传播需要时间，而 宇宙的年龄只有137亿年，所以无论使用多么 先进的仪器，我们应该都只能观察到距离我 们137亿光年以内的宇宙。考虑到宇宙的膨胀 这个因素后，科学家们把我们所能观察到的 最远距离调整到了410亿光年。
薛定谔的猫
• 想象一个放射性原子，薛定谔说，它有50%的几率衰变， 也有50%的几率不会衰变。按照哥本哈根派的说法，在 对它进行观测前，这个原子同时处于一种『衰变』和 『不衰变』的叠加状态。只有当我们对这个原子进行观 测时，它才会随机地坍缩成为一种确定的状态。
多宇宙解释
• 有人一种的解释：多宇宙解释。这种理论认为， 在我们进行观测时，并没有什么『坍缩』发生， 而是整个宇宙分裂成了几个平行宇宙，每个宇 宙对应着一个不同的量子结果。例如在电子双 缝实验中，当电子通过双缝时，整个宇宙就分 裂成了两个平行宇宙。在一个宇宙中电子通过 了左缝，在另外一个宇宙中电子通过了右缝， 我们只不过被随机地分配到其中的一个宇宙之 中而已。如果我们观察到电子通过了左缝，那 么在另外一个平行宇宙中，会有一群跟我们一 模一样的人观察到电子通过了右缝。
• 第二个普遍的抱怨是，平行宇宙太离奇了。 但这个反对多半来自审美上，而非科学上 的考虑。
The end