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什么是平行宇宙?




所谓的平行宇宙是指Parallel Universe,属于多重宇宙Multiverse的其中一种情况。
宇宙物理学家Max Tegmark和Brain Greene(布莱恩·格林,这人还上过《生活大爆炸》)将多重宇宙分为四层。

第一层是我们宇宙的无限衍生。




我们现在的可观测宇宙直径“只有”930亿光年,这是因为光速限制和宇宙诞生时间“只有”138亿年导致的。但在这个可见宇宙的视界之外肯定还有庞大的不可观测宇宙存在。目前来看这些区域应该和我们所在的可见宇宙有同样的物理定律。如果我们的宇宙是无限大的,或者有限但非常大(比可见宇宙范围大几个数量级),那么因为构成宇宙的原子的排列次序是有限的,那么只要距离足够远,总会有一个距离上会出现一个一模一样的地球,地球上有一个一模一样的你,这个距离大概在10的10的118次方的次方米远。如果宇宙足够大,那么宇宙会有多个甚至无数个这样的复制品存在。这就是第一层多重宇宙。


第二层多层宇宙,是再其它不可观测,与我们所在宇宙完全不同的时空中存在的宇宙。



现在的大爆炸宇宙论认为在传统观点中的Big Bang之前还发生过暴涨(Inflation)。如果暴涨确实发生过(目前来看基本是确认暴涨发生过的,普朗克卫星、WMP卫星通过对CMB宇宙微波背景辐射的测量都证实了宇宙的平滑性),那么原则上诞生出来的宇宙就不止一个。



但这些宇宙就处于和我们整个全局宇宙(Global Universe,还不只是可观测宇宙Observerable Universe)完全不同的时空中。也就是说即使以光速前进无限长的时间也永远无法抵达这些宇宙。
根据著名暴涨学宇宙物理学家阿兰·古斯(Alan Guth)的观点,甚至至今暴涨都没有停止,而在宇宙的某些地方持续进行下去。而称之为永恒暴涨(Eternal Inflation)理论。我们的宇宙是能量较低的地方,暴涨才停止并诞生出了我们的宇宙。而在其它不同的时空中,也会有别的宇宙存在,但这些宇宙我们永远无法抵达。这种宇宙观也叫做泡泡宇宙,有点像瑞士奶酪一样,中间的空洞就是能量低的地方。




第三层多重宇宙,就是题主所要问的平行宇宙了。在这里他们称之为量子力学多世界诠释(Many-worlds interpretation of quantum mechanics)。




因为微观粒子的不确定性,我们的现实世界会分裂出无数个不同的平行宇宙。比如在图中这个“薛定谔之猫”的例子中。猫不是处于生死的叠加态中,而是分裂为一个猫死去的宇宙和一个猫活着的宇宙,这就是多世界诠释。



多世界诠释解释了为何粒子存在不确定性。不确定性其实不是粒子处于多重可能的叠加态中,而是所有粒子所在的位置都是真实存在的,只不过我们所处的平行宇宙只能观测一个。


所以会存在一个平行宇宙,那个宇宙中可能会有一个一模一样的你我,但他们可能和我们有些许不同的过着不一样的生活。


最后一层多重宇宙,是一种可以用万物之理解释所有不同物理常量、平行宇宙和无限宇宙的终极宇宙观。即可能存在一些宇宙,连物理常数都和我们的宇宙不一样。比如光速c、万有引力常数G等等,甚至可能连维度都不一样。不过这就很深奥了,也不是题主要探讨的范围了。


总的来说,Parallel Universe,或者这个Many-worlds interpretation,就是题主想要了解的平行宇宙了。这种平行宇宙观,也就是从量子力学衍生出来的一种用来解释不确定原理缺陷、填补哥本哈根诠释不足的理论。


我个人比较看好多世界诠释论,这是对量子力学中不确定性一种比较有说服力的解释,至少目前来看比哥本哈根诠释更有说服力,也获得更多科学家的支持。但当然最复杂的问题大概是意识和宇宙的关系——也就是为什么我们会存在目前我们看到的这个平行宇宙中?比方说,为什么我没有生活在一个我是亿万富翁的平行宇宙中?关于这个问题可以看我在另一个关于时间问题的回答下进行的探讨。


最后我再添加一些说明,考虑到评论区里出现了缺乏基本理解和思考能力的评论,这里也再强调下,这里并不是在回答多重或平行宇宙是否被证实存在的问题,而是在回答题主关于“什么是平行宇宙”的问题。平行宇宙确实还只是一种理论,目前没有确凿证据证明其存在。但更没有证据证明其不存在,而且多重宇宙论可以和目前的暴涨宇宙论、量子力学相融合所以获得很多科学家青睐。无论正确与否,本回答的宗旨也在于解释清楚理论而已。至于以后是否能被证实我不得而知。好比引力波在100年前被提出,也被质疑过,但时至今日终被证实。希格斯玻色子的存在与否也是如此。


需要注意的是,前面提到的第一层多重宇宙的前提只要是“我们的宇宙足够大”就一定会存在的。因为我们很难从可见宇宙判断全局宇宙究竟有多大,因此很难判断第一层多重宇宙是否一定存在。但通过对宇宙曲率Ω近乎等于1来判断,我们的全局宇宙非常大,很可能容纳大量因原子重复排列组合而存在的多重宇宙。这点大部分宇宙学家也并没有意见。除非你认为我们的可见宇宙几乎就是全局宇宙的全部,这种想法其实才是被科学界耻笑的。


至于另外三层多重宇宙,确实是目前人类的能力很难去证明是否存在。尤其是题主所提到的平行宇宙,即量子多世界宇宙。我只能说我本人倾向于认为多重宇宙的存在。当然,我也相信人类总有一天会有能力通过实验证实量子多重宇宙是否存在。
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