第兩百七十五章

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  相比於第一層級的宇宙,第二層「泡泡宇宙」相互之間並不相連,每一個泡泡里是一個宇宙,相互之間並無連接。

  而第三級別:量子力學的多世界解釋!

  泰格馬克將艾弗雷特原始的多宇宙理論放在了這個層級,理由是「一級和三級之間的唯一區別就是你的二重身份也就是另n個你住在哪裡。在第一級,他們生活在和我們同一個宇宙的其他地方,這個宇宙所有地方的三維結構性質一樣,並且相互連通。而在第三級, 它們生活在無限維希爾伯特空間的另一個量子分支上。」

  第四級別:終極合奏!

  這是泰格馬克自導自演的多宇宙終極演出!

  泰格馬克認為,宇宙中最基本的乃是數學的形式邏輯,一切、萬事萬物,甚至宇宙的終極規律都可以用數學來描述。

  原來,竟然存在某一些宇宙,那裡的數學都和我們不一樣,在那裡,一加一不一定等於二,π也不一定等於3.14……,這樣的宇宙會是一番什麼樣的形態?那裡可以誕生生命嗎?

  這也難怪,一些科幻小說裡面也借鑑了這一點,竟然可以改變宇宙的數學規律,對敵人進行數學打擊!

  畢竟宇宙的基礎是數學,無獨有偶,科學家格林寫了一本科普著作《隱藏的現實》,其中對各種各樣的多宇宙理論進行總結,他竟然整理出九種多重宇宙!

  第一衍縫宇宙,和泰格馬克第一層類似,無限宇宙中存在各個子空間。

  第二暴脹宇宙,和泰格馬克第二層類似,宇宙暴脹導致某些部分如同氣泡一樣出現一些新的小宇宙。

  第三膜宇宙, 格林是弦論發展史上的核心人物之一,按照弦論的假設,我們的整個宇宙如同一張膜,這張膜漂浮在一個更高維度的空間裡。在這個高維空間裡,還有其他膜,對應於其他的宇宙。每隔幾萬億年,可能更久,由於引力或其他我們不了解的力的作用,膜就會相互碰撞和撞擊。當它們碰撞時,產生的能量足以引發大爆炸。

  按照這個理論,我們今天看到的物質和輻射是在最近一次碰撞中產生的,驅動宇宙膨脹的暗能量就對應於膜之間的作用力。也許未來由於膜之間作用力的變化,暗能量也可能驅動宇宙收縮。

  看看看,膜撞了,又有宇宙要大爆炸big bang了!

  第四循環宇宙,提出宇宙常數的愛因斯坦早年曾是穩態宇宙的支持者,在哈勃發現宇宙膨脹以後,他在1930年提出一個宇宙振盪理論,認為宇宙遵循一系列永恆的振盪,每一次振盪都以大爆炸開始,不斷膨脹, 直到物質的萬有引力使其反彈收縮並最終以大坍縮結束,之後開始下一次的大爆炸。

  下一次的宇宙是我們這一次宇宙的情景再現嗎?還是會產生一個各態遍歷的其他形態的宇宙?

  著名科幻作家寶樹「狗尾續貂」的成名作《三體X》在結尾處就用到了這個循環宇宙理論,在宇宙「重啟」之後,作者的樂觀情緒讓下一次宇宙比我們這一次更加美好,偉人沒有啟動紅岸計劃,也就沒有人去宇宙廣播;三體星人獲得了一個美麗的世界,無需為生存問題而侵略太陽系;最終讀者驚奇的發現,原來屌絲雲天明就是《三體》的作者劉慈欣。

  那麼問題來了,究竟孰為真孰為假?難道《三體》描述的是上一次宇宙嗎?

  第五景觀宇宙,按照弦論,需要十個維度,之所以我們看不到多餘的六個維度,是因為它們蜷縮起來了。這個「隱藏」起來的六維空間叫做丘成桐卡拉比空間。

  原來,我們的宇宙竟然是這番景象,在最微小的地方,竟然存在著一個又一個卡丘六維空間。每當你一揮手,你的手不僅穿過了我們熟知的三維空間,還拂過了無數個蜷縮的卡丘六維空間。

  還記得「泡泡宇宙」嗎?

  每個泡泡都有其獨特的物理定律,然而格林告訴我們,我們應該認識到,這些泡泡都是十維的,也許應該說,和我們宇宙平級的泡泡。

  我們這個十維泡泡還可能發生量子隧穿,形成一個宇宙學常數更小的宇宙,新宇宙得到了額外的維度,膨脹速度更慢,也就變成了泡泡里的泡泡。這被叫做景觀宇宙,相當於把第二級宇宙又變出了多個層次,我們的宇宙也只屬於其中一個層次而已。

  第六量子宇宙,就是艾弗雷特的多宇宙理論。

  第七全息宇宙,如今,全息攝影技術已經司空見慣,在二維的照片上,可以看出三維的立體效果。

  誰能想到,我們可能就生活在一個二維的宇宙中呢?

  你可能覺得這太震撼了,怎麼可能呢?我們已經習慣了一個三維的世界,前後、左右、高低,一切都太熟悉了。

  現在你告訴我其實並沒有那麼多維度,你要我如何相信?

  這個靈感來自對黑洞的研究,按照某些為了調和量子力學和廣義相對論的新興量子引力論,比如弦論和M理論,所有落入黑洞的物體的信息被完全包含在視界的表面波動中。

  也就是說,三維的物體和視界二維球面,也許是其他形狀上的信息可以一一對應,也就可以相互轉換。在數學上,記錄和投影可以說是等效的,這完全可行。

  那麼問題來了,三維和二維,究竟哪個是真實的?

  我們的宇宙其實是2維宇宙的全息照片?

  第八模擬宇宙,我們的宇宙其實處於一個計算機模擬的系統里,很多科幻影片裡提到了這一點,比如《黑客帝國》,除此以外,「缸中之腦」這種point也可以算作這種宇宙。

  我們身處一個計算機之中嗎?

  第九數學宇宙,和泰格馬克的第四級宇宙類似。

  多宇宙理論源於對量子佯謬——「薛丁格的貓」的解釋,是眾多對量子力學本源問題的解釋之一。

  而且多宇宙理論在得到明顯的觀測證據之前,只能稱得上是一個科學猜想,並不是一個經得起考驗的科學結論。多宇宙理論在最新的物理學理論發展中發揮了重要作用,因此是最受關注的科學猜想之一,我們期待著它能夠啟發更多物理學家,不管是作為經驗還是教訓,推動科學界最前沿的發展。

  也許,宇宙的本源比我們的想像更加精彩!

  當然這些權威們還是跟不太上,多宇宙理論在民間的接受度更高。

  1995年,在一項對72名「主要宇宙學家和其他量子場理論家」進行的民意調查中,竟然有百分之五十八的人認同多宇宙理論是對的。

  谷砣

  多宇宙理論的死忠粉泰格馬克也提過,在1997年的一次量子力學研討會上,曾經進行過一項「非常不科學」的民意調查,多宇宙理論排名第二,僅僅落後於哥本哈根解釋。

  在1998年的劍橋大學量子計算會議上,有大約200人觀眾接受了調查,多宇宙理論幾乎和哥本哈根解釋相當,僅差幾票,屈居第二。

  多宇宙理論也曾遭受過冷遇,2005年,滑鐵盧量子計算大學研究所在一堂量子力學課程結束後,對不到40名學生和研究人員進行了一項調查,結果發現多宇宙理論是最不受歡迎的。

  2011年在奧地利的一次會議上,33名參與者參與了一項民意調查,其中6人支持多宇宙理論, 14人支持哥本哈根解釋。

  從多次投票結果來看,哥本哈根解釋仍穩固的統治著量子帝國,多宇宙理論卻一直試圖撼動它的地位,也是最最有望的!

  然而,又有誰相信,科學是由投票來決定的呢。

  不知道你是否曾幻想過穿越時空?在大部分人小時候,應該都希望自己能夠成為一個時間旅行者,自由地穿梭於過去和未來。

  但是回到過去這件事可沒有你想的那麼簡單,因為如果我們干預了歷史,現在也會變得不同。

  比如你無意間造成了一次意外,導致你的爺爺沒有和你奶奶結婚,於是這個世界上就不會存在你的父親,那麼你還會存在嗎?

  這就是「祖父悖論」。

  很顯然,如果沒有辦法解決這個悖論,時間旅行從邏輯上就是無法成立的。

  好在物理學中有一個理論能夠解釋「祖父悖論」,那就是——平行宇宙理論。

  平行宇宙理論是怎麼解釋祖父悖論的呢?

  平行宇宙理論認為,宇宙不是只有一個,而是無數多個。

  你或許可以回到過去拆散你的爺爺奶奶,但這將導致世界分裂成兩個不同的平行宇宙,在一個平行宇宙中你仍然存在,而在另一個平行宇宙中,你和你的父親都不會存在。

  我們已經從無數的科幻影視作品中領略到了平行宇宙的魅力,在電影《彗星來的那一夜》中,多個平行宇宙發生了錯亂,發生了一系列匪夷所思的事情。

  前幾年上映的電影《蜘蛛俠:平行宇宙》中,多個平行世界中的蜘蛛俠聚集在了一起共同對抗敵人。

  但是平行宇宙真的存在嗎?這難道不是科幻作家們的臆想嗎?

  事實上,還真不是。平行宇宙不僅存在於科幻電影當中,它也是現代物理學的前沿話題,這就涉及到了量子力學。

  如果我們在一面非常堅硬的金屬板上鑿出兩條豎縫,然後用衝鋒鎗對著這面金屬板掃射,由於子彈只能通過兩條縫,其餘的子彈都會被金屬板擋住,所以金屬板後面的牆上只會留下兩條豎直的彈孔。

  這很好理解,因為它符合我們的常識,子彈就是一種典型的粒子。

  但還有一種粒子並不符合我們的常識,那就是微觀粒子,什麼是微觀粒子呢?

  我們身邊的所有物體都是由原子組成,原子的尺寸非常小,只有一米的一百億分之一,而原子又由原子核和電子組成,原子核的大小只有原子的十萬分之一,而電子的尺寸還要小得多。

  原子、原子核、電子就是微觀世界的粒子。如果我們用電子這種微觀粒子作為子彈,重複上面的衝鋒鎗實驗,會發生什麼?

  沒錯,這就是物理學上著名的「電子雙縫干涉實驗」。

  如果電子是像衝鋒鎗子彈一樣的粒子的話,那麼應該只有兩條豎縫後面的牆上會留下兩道豎直的電子帶。

  如果電子和衝鋒鎗子彈一樣,但實際情況是,牆上留下的是有規律的很多條豎直的電子帶,在沒有縫的地方,電子也留下了足跡。而這是波在穿過雙縫的時候才會留下的現象。

  光就是一種波,如果讓一束光通過硬板紙上的兩條平行縫隙,我們在後面的屏幕上看到的就是很多條豎直的光帶條紋。

  這是因為同時通過兩條縫隙的光發生了相互作用——干涉,波峰和波峰相遇的地方亮度就會增強,波峰與波谷相遇的地方亮度就會減弱,於是就出現了明暗相間的條紋。

  但問題是,電子明明是一種粒子,它為什麼會有波的性質?

  更要命的是,在這個實驗中,電子是一個一個打過去的,也就是說單個電子「同時」穿過了兩條狹縫,自己和自己發生了相互作用。

  這太不符合常識了,單個電子怎麼可能同時穿過兩條縫?

  量子力學中的哥本哈根學派對此做出了解釋,他們創造了一個概念:「疊加態」。

  一個或者一團電子處於「疊加態」中,單個電子可以同時出現在不同的位置。

  相信你一定聽說過黃飛鴻的成名絕技「佛山無影腳」。

  據說,練至大成的「佛山無影腳」可以在一秒鐘內踢出七腳,在黃飛鴻的對手看來,黃飛鴻的腳「同時」出現在了不同的位置。

  這是不是和疊加態有點類似呢?

  兩者的區別在於,黃飛鴻的腳是在一秒鐘之內出現在不同的位置,而單個電子則是真正的同時出現在不同位置。

  為了搞懂電子到底是怎麼同時穿過兩條狹縫的,物理學家們在豎縫前安裝了一個觀測裝置。

  但奇怪的是,一旦我們觀測了電子的位置,電子槍發射的電子和衝鋒鎗子彈就沒有什麼區別了。

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