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超哥知乎千赞文 | 如何理解平行宇宙?相马优希x团装修网

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发表于 2020-3-26 14:25 | 显示全部楼层 |阅读模式




若论人类历史上最最出色的辩说,非爱因斯坦和玻尔的世纪论争莫属。
1927年,第五届“索尔维集会会议”在比利时布鲁塞尔召开,此次的主题是“电子和光子”,除了索末菲和约尔当等少数科学家,全国上最著名的科学家悉数加入,留下了那张号称凝聚了人类一半聪明的“物理学全明星梦之队”世纪照片。


▲1927年的索尔维集会会议合照,后排左起:皮卡尔德,亨利厄特,埃伦费斯特,赫尔岑,德康德,薛定谔,费尔夏费尔德,泡利,海森堡,否勒,布里渊;中排左起:德拜,克努森,布拉格,克莱默,狄拉克,康普顿,德布罗意,波恩,玻尔;前排左起:朗缪尔,普朗克,居里夫人,洛伦兹,爱因斯坦,朗之万,古伊,威


前四天波涛不惊,爱因斯坦不停没说话,即使第三天玻尔、玻恩、海森堡齐怼薛定谔,恰似“三英战吕布”,爱因斯坦仍然安如磐石。
到了第五全国战书,大神们起头下台做总结陈词,洛伦兹点名玻尔讲话,玻尔重申了他的哥本哈根表白:在丈量电子的位置之前,会商电子在那边没故意义。
也就是说,这个物理全国并没有什么“客观现实性”,物理学家去会商“本质”是无聊之举。
看看吧,由于量子力学的出现,在本来安定而实在的时空里荡起了一阵阵奥妙的泛动,全国变得暗昧而不肯定起来。
作为典范物理根柢的因果律摇摇欲坠,科学家们还能如此笃定吗?


不停在台下固若金汤的爱因斯坦终究坐不住了:“什么?哥本哈根学派简直是一群神棍!物理学家就是要去深究万物之理,不去会商全国的本质,那还研讨什么?”
他大步走上讲台,在黑板上画了一个电子穿太小孔,屏幕上获得衍射图像。
依照哥本哈根表白:电子穿太小孔后,冲向屏幕的是一团几率波,屏幕任何一点都大要成为它的落脚点,观察后发现电子落在A点,这就是“波函数坍缩”!
题目来了,屏幕上其他点居然要同时对电子的观察做出反应,这似乎暗示了一种超距感化,也就违反了相对论里的“光速稳定道理”!
▲哥本哈根表白:丈量后,几率波函数坍缩(collapse)成具体位置。爱因斯坦:处处瞬间坍缩?超光速了!



玻尔听了直点头,两位配角走上前台,这场世纪论争由此展开。从会场上到餐桌旁、房间里,两人随时展开pk。
深信因果律的爱因斯坦以为:“天主不会掷骰子!”而玻尔的哲学是:“你不要批示天主怎样做。物理学的使命,不是要找出自然是什么,而是对于自然,我们能说什么。”
谁能想到,志在必得的爱因斯坦居然一败再败,在众多相信实证的物理学家眼里,玻尔的哥本哈根表白才是“知之为知之不知为不知”的科学态度,而昔时物理学界最叛逆最具反动性的爱因斯坦此次居然站到了新生的量子力学的对峙面上,成为了守旧的代名词。
艾伦菲斯特甚至生气的说:“爱因斯坦,我为你感应酡颜!你把自己放到了那些徒劳倾覆相对论的人一样的位置上了!”
▲爱因斯坦:天主不玩骰子。玻尔:别批示天主怎样做。



在这以后的几年里,爱因斯坦东山复兴,用“光箱实行”和“EPR佯谬”轮流向玻尔施压,均被玻尔逐一化解。(固然爱因斯坦并不以为自己在“EPR佯谬”上输了,这个梗不停到50年后才真正获得治理,这是后话。)
眼看爱因斯坦行将败走麦城,薛定谔自告奋勇,他写信给爱因斯坦,信中构想了这么一个脑筋实行:
一只猫被关在一个密闭的盒子里,猫的生死取决于一个放射性原子的状态,在肯按时候内,这个原子有50%的几率衰变,衰变反应会被盖革计数器观察到,并经过继电器开释一个锤子击碎一小瓶氢氰酸,这只猫就会死亡。
依照哥本哈根表白,量子系统在被观察之前不停处于叠加状态,那末这只猫在翻开盒子之前,是处于一种“既死又活”的状态。
如此超越凡人一样平常履历的脑筋实行,被先人称为“薛定谔的猫”,位列物理学四大神兽!
▲“薛定谔的猫”

“薛定谔的猫”之所以影响深远,在于薛大神用他那超人的聪明将微观的量子效应放大到了我们的一样平常全国。
假如哥本哈根学派继续嘴硬,他们就不能不硬着头皮无可怎样的说到:“确切如此,没翻开盒子之前,那只猫确切是‘既死又活’的!”
爱因斯坦收到薛定谔的信后如获珍宝,他立马给薛大神回了信:“假如只要一小我是老实的,谁大家就是你(除了劳厄),由于你晓得没法躲避现实。
其他人底子不晓得他们在玩什么冒险游戏,(他们必须明白),现实是要建立在实行的根柢上!”
在这以后,爱因斯坦更是如此嘲讽哥本哈根学派:“难道这意味着,我不看月亮的时候,月亮就不存在?”
▲爱因斯坦:我真的说过这句话。

哥本哈根的科学家们似乎碰到了最大的危机,薛定谔用一只猫把他们推到了风口浪尖上,而同时对量子力学的研讨也不单仅范围于微观全国的物理意义,更是上升到了宏观全国的一样平常现象,甚至被推上了哲学高度。
中国大愚人王阳明说过与爱因斯坦类似的话:“汝未看此花时,此花与汝心同归于寂?”而贝克莱大主教也说过“存在即是被感知”。
过去,科学家们只把这当做哲学上的唯心梦呓,科学研讨的应当是 “可实证”的现实全国。
而现在,依照哥本哈根的表白,我们的宇宙该是怎样?居然取决于我们的观察,难道我们居然处于一个“唯心”的全国?
▲王阳明:我也真的说过这话。

“薛定谔的猫”这个梗固然逃走不了科幻作家的视野,在这其中脑筋最为奔放确当属刘慈欣的《球形闪电》,在大刘的笔下,球形闪电居然是比我们全国更高一层“宏全国”里的宏电子,它之所以飘忽不定可以穿墙而入,就由于它的量子效应。
而人、动物和其他物体被球形闪电击中,表面上酿成一滩灰烬,现实上是酿成了量子叠加态,弥散在空间中。
偶然他们照旧会存在于我们的全国,但只要一观察,他们就立马消失了,这似乎就是“鬼魂”。
大刘的设想力真是把“薛定谔的猫”这个悖论成长到极致了!
▲可以穿透墙壁的球状闪电,真的是宏电子吗?

薛定谔不停想跟玻尔当面交换猫的题目,惋惜的是,二战爆发了,薛定谔被迫辗转到爱尔兰,在这里他写下了《生命是什么?》,催生了份子生物学。
1952年,他在都柏林做了一次演讲,谈到了他的猫,他恶作剧地警告他的听众,他将要说的话大要“看起来很疯狂”。
依照他的说法,“薛定谔方程”所描摹的似乎是几个差此外历史,它们“是同时发生的”。
本来,是薛大神第一个提出了“多全国”的设想。
▲薛定谔在都柏林另一次演讲的照片,他正在讲解生命的本色,请采办70年前的新书《生命是什么》!



薛定谔在都柏林的演讲后第二年,一个本科化学系结业的小伙子进入普林斯顿大学数学系,研讨军事博弈学,很快他又对理论物剃头生了爱好,一边随着魏格纳(1963年诺贝尔物理学奖)进修数学物理方式,一边完成了军事博弈学论文,获得了硕士学位。
到了博士时代,他发现终究找到了自己的爱好,因而他抛弃了魏格纳,投身惠勒门下研讨量子力学底子道理。
他的同学如此评价他:“他太聪明白!从化学工程到数学,再到物理,实在他成天都在看科幻小说。我想说,这就是天赋。”
这个天赋异禀的小伙子叫做休*艾弗雷特,由于他的父亲和祖父也起了类似的名字:休,所以我们也可以叫他“艾弗雷特三世”。


艾弗雷特在1956年将他博士时代的研讨汇编成一篇长论文《没有几率的波动力学》(Wave Mechanics Without Probability),文中他提出一个反动性的概念。
他以为 “波函数坍塌”这个违反直觉的设定就应当被“奥卡姆剃刀”砍掉,还不如认可波函数的客观存在。
之所以会碰到“薛定谔的猫”这类悖论,那是由于这时“割裂”成多个宇宙,在某些宇宙里面猫死了,某些宇宙里面猫还在世。
这两个宇宙“割裂”以后(请留意这里的用词:“割裂”),相互孤立,再也没有交集,可以以为它们相互“平行”。
是以艾弗雷特的“多宇宙”也被称为“平行宇宙”。在其他一些地方,也有过“多重宇宙”的说法,它们都是一个意义。
▲猫死猫活的题目被艾弗雷特用多宇宙来表白了

有了“多宇宙”,更轻易表白的是量子力学里最最奥秘的双缝干与实行。
双缝干与实行,在每一本中学物理教科书上都可以找获得,托马斯杨用这个著名实行证实确光的波动性。
量子力学成长起来今后,波粒之争再度掀起风云,有人想,假如用电子(或光子)一个个经过双缝,还会发生干与条纹吗?
你说电子是波,固然应当发生干与条纹啊,但题目来了,电子明显是一个个经过的,难道它自己和自己干与了吗?
你说电子是粒子,那题目更大了,这个电子究竟走了哪条缝呢?
实行物理学家说:不要吵,是骡子是马,拉出来溜溜,做个实行考证一下不就完了吗?
随实在行本事的进步,还真有人做出了这样的实行,比如日本科学家外村彰给出的实行成果图案,以下图,别离为11个、200个、6000个、40000个和140000个电子打在屏幕上出现的光点,可看出,随着电子数越来越多,屏幕上渐渐出现了明暗条纹。
▲单电子干与实行成果

单电子也能发生双缝干与条纹,似乎已无争辩,但猎奇心强的人照旧想弄明白,电子究竟走的是哪条缝呢?
依照艾弗雷特的多宇宙理论,不用烦那末多了,由于底子就不必要“波函数坍缩”这个假定,就记着一点,在某些宇宙里面,电子走左缝,而另一些宇宙里面,电子走右缝。
太给力了!艾弗雷特用一个多宇宙的设定,一会儿完善的表白了很多量子现象,EPR佯谬、冯诺依曼的鸿沟题目甚至波粒二象性,表白起来都一览无余了。
更严重的是,量子力学终究摆脱了“观察者”这个空中楼阁,固然多了很多宇宙,但终究回归了现实全国,很多民心里踏实多了,长舒了一口气。
▲艾弗雷特三世:多全国理论是唯一可以大要完全齐截的表白量子力学和全国现实的的方式。

1959年,经过惠勒引见,艾弗雷特满怀历来往到哥本哈根,面见玻尔。
谁能想到,这居然成了一次“灾难性”的造访,对于量子力学的老学究们来说,“多宇宙”已经不止是离经叛道,而简直是妖言惑众了!
事后,一位玻尔的跟从者莱昂罗森菲尔德(Leon Rosenfeld)说,艾弗雷特“愚蠢得难以描述,连量子力学中最简单的工具都没法明白。”
而艾弗雷特自己回想起这个故事也说到:“(此次访谈)从一路头就必定是天堂……”
▲后来的另一次碰面,玻尔(左三)和艾弗雷特三世(右二)在普林斯顿大学。

此次会面让艾弗雷特地气低沉,他分开了科学界,进入美国国防部,成为军事专家。
后来又出来创业,居然很快成了百万富翁。而他的“多宇宙”却几乎被丢进渣滓桶里,几乎置之不理。
到了1970年,德威特才从废纸堆里找出了艾弗雷特尘封已久的惊人设想,一会儿获得了全全国的注视!这是后话。
▲艾弗雷特在物理学界之外的幸运保存。

艾弗雷特70年月末曾想太重返物理学界,1977年应惠勒的约请,他来到得克萨斯州奥斯汀做了一次演讲,很受接待,而艾弗雷特也见到了多年来不停帮自己理论做推行的德威特,以及后来不停帮多宇宙理论站台的惠勒的门生——多伊奇。
惠勒也预备在加州为艾弗雷特建造一个研讨所,但他却始终与多宇宙理论连结间隔。
后来艾弗雷特毕竟没能回到物理学界的中心,不停连结着“世外高人”的姿势,他自己仍然对他的孩子——“多宇宙”布满信心:“我势必因多宇宙理论而(在物理学史上)留名!”
1981年,艾弗雷特由于心脏病归天,他的儿子后来回想道:“艾弗雷特对多宇宙理论从未摆荡过信心!”
▲惠勒:理论物理学家的工作就是比谁犯的毛病更快。你这是在说谁呢?



“多宇宙”最为吸引人的是,它抛弃了“观察者”的出格职位,每一个宇宙都是客观的历史和演变。诸如费曼、温伯格、霍金、盖尔曼等大牛,都已经表示自己支持多宇宙的概念。
霍金固然已经常恶作剧:“一听到薛定谔的猫,就想去拿枪。”但却屡次表示,多宇宙“明显是正确的”。
▲盖尔曼:埃弗雷特的作品(多宇宙)被很多人描摹为差此外全国,他以为每一个差此外历史,分支的历史,都被

▲霍金:多宇宙明显是对的。(我在另一个宇宙里可不是这副容貌……)

也有很多大科学家旗帜鲜明的否决,比如贝尔、彭罗斯、斯特恩等。
最为典范的否决原因原由是,为了一个电子,居然如此出兵动众,引入这么多宇宙?这也太“杀鸡用牛刀”了吧?更况且,多出来这么多宇宙,能量守恒在那边呢?
▲多出来这么多宇宙,能量守恒往那边放?

普林斯顿大学教授保罗*斯坦哈特有句著名的结论:“假如一个理论能供给全数大要的成果,那末任何实行都不能断根这个理论。”
与之类似,著名宇宙学家、科普作家卡尔萨根有一个“车库里的喷火龙”的段子:有人跟你说你家车库里有只喷火龙,可是它既看不见,也摸不着,用各类物理探测方式都没法检测获得,也对情况没有任何影响,它是一个永久没法倾覆的命题。
科学哲学家波普尔已经提出过一个很是严重的题目,也是现在科学界公认的一条黄金定律——一个学说只要具有可证伪性才应当被必定。
难道多宇宙理论必定是一只没法被检测到的“喷火龙”吗?
▲喂,你家车库有条喷火龙!

前面提到,惠勒固然不停和“多宇宙”连结间隔,却在关键的时候跳出来为自己的门生站台了。
早在艾弗雷特提交自己的博士论文的时候,惠勒就指出:“割裂”最好换成其他词,但后出处于大家口口相传,惠勒的提醒就此被忘记了。
惠勒明显站在了更高的高度,他说并不是一个宇宙割裂成更多的的宇宙,而是这些子宇宙配合组成了一个“总宙”(Multiverse),可以以为这个总宙比子宇宙处于一个更高维的希尔伯特空间。
比如我们的三维空间由无数平行的二维平面组成,这个总宙就是由无数平行的子宇宙组成,每一个子宇宙是总宙的一个切面(大要用切体、切时空更好)。
我们可以用一个波函数来描摹全部总宙的状态,这个波函数固然可以用薛定谔方程来描摹,但这个方程不愿定有一个解,比如双缝干与,就有两个解,每个解投影到一个子宇宙。
依照这样的说法,就不是宇宙在不停“割裂”了,而是总宙在不停举行着演变。
▲一种“多宇宙”的艺术设想图



我们可以用阿尔法狗下围棋来明白“总宙”的演变。
首先我们要明白,在阿尔法狗的“芯”里,没有棋盘上美好的艺术棋型,也没有“野狐之魅”、“烂柯”等美丽的神话传闻。它的“芯”里,只要一个题目:就是尽自己所能找出棋盘上的最优解。


当它预备落下第一步黑棋时,它似乎有361个挑选,固然我们必须考虑棋盘的对称性,是以它现实上只要55个挑选,也就是说棋局“割裂”为55种大要性。
假如第一步并没有落在任一对称轴上,第二步白棋将有360种走法,也就是说棋局又“割裂”为360种大要性。以此类推……
懂了没?棋盘上的全数变革就是阿尔法狗“芯”里的“总宙”,每一盘棋局就是其中的一个子宇宙。每下一步,棋盘“总宙”就以大要走的变革发生“割裂”或继续“演变”。
棋盘太小,只争目数。相比之下,我们地点的宇宙则是一个庞大的存在,依照多宇宙理论,不时辰刻都在发生着量子事变,也就是说,我们的宇宙每分每秒都在举行灵敏的“割裂”大要“演变”,子宇宙的数目是我们设想不到的庞大数字。
▲阿尔法狗的多层野生神经收集“深度进修”方式。

我们最少可以设想,假如多宇宙理论建立,在其他宇宙里也存在过一样的“我”(大要应当用“他”)吗?那些“我”(大要“他”)还在世吗?他们(大要“我们”)是比我过的更好?
至于为什么会有很多的“他”,是由于在我的历史里发生了太多的偶然事变(量子事变),它们经过各类“薛定谔的猫”进程从微观放大到宏观,让我们所处的宏观宇宙“割裂”。
在某些宇宙里,我们大要早已由于一些稀里糊涂的原因原由而分开人世;还有一些宇宙里,我们大要因买了彩票而中奖,成为亿万富翁;我们大要正和自己的前女友在另一个宇宙里卿卿我我,有情人终成家属……
我们最少可以获得一个结论,我们之所以是现在的自己,都是极为偶然的成果。
▲在不停“割裂”的宇宙里,我们将和梦中女神过着什么样的保存?

人是不满足的动物,假如存在平行宇宙,人就会想,在另一个平行宇宙里,我会不会过的更好?
著名科幻影片《蝴蝶效应》就展现了平行宇宙和蝴蝶效应交互感化的奇异之处,只是影片中加了一个稀里糊涂的设定:配角可以经过看日志回到过去。这不是重要的题目,我们就不深究了。
在影片中,配角总是不满足于当下,因而想着改变过去,每改变一次致使他存在于另一个平行宇宙,惋惜总是适得其反,由于蝴蝶效应的存在,本来的美意到末端结产出了恶果。
终极,心力交瘁的配角回到妈妈肚子里自杀,这个悲剧的结尾让人扼腕长叹。
类似的还有影片《罗拉快跑》、《土拨鼠之日》等。


我们还可以推想,既然存在天文数字的平行宇宙,那末在存在“我”的多宇宙里,大要有一些“我”加倍坎坷失意,也有些“我”则混得更好。比如某一次考试,本宇宙的“我”考了90分,而有些宇宙的“我”则瞎猫碰到死耗子,考了个满分,另一些“我”则倒了大霉,考了不及格。
继续联想下去,在某些宇宙里,“我”已经实现了那时的空想,功成名就,位高权重也未可知。
本宇宙的我何等想具有那种体验啊!这就比如,假如人生比如一场游戏,可以save and load该多好,我总能S&L到一个最好的成果。说到这里,游戏里经过S&L而出现的不同存档不就是一种多宇宙的明白吗?
影片《彗星来的那一夜》中就有类似的情节,女主去到平行空间的另一个“她”的家,发现另一个“她”过得更好,因而将另一个“她”打晕,伪装成另一个“她”。
▲影片《彗星来的那一夜》的剧照,近年来不成多得的烧脑神剧,大略即是《这个良人来自地球》+《可怕游轮》

人生最多百年,在宇宙年龄眼前,人生百年不外沧海一粟。假如把我们的视野放大到宇宙标准,那会发现一个奇异的题目。
依照多宇宙理论,从137亿年前宇宙大爆炸起头,我们全部宇宙早已 “割裂”或“演变”成天文数字的子宇宙。可以设想,在大部分宇宙里,大要底子不会有“我”,甚至连太阳系、银河系都没有。
所以, “总宙”自己就是随机的,天文数字的“子宇宙”就是随机的成果,我们处于哪一个子宇宙里自己就是“总宙”演变的成果。
这就致使一个加倍可怕的推论:假如我们要问我们的宇宙为什么是这个样子,那是由于假如宇宙不是这个样子,你就底子不会在这里问这个弱智题目。
这就是“人择道理”!
▲“人择道理”上升到宇宙级“唯物主义”的高度

好了,多宇宙刚诞生出来的时候,不言而喻的优点是它摈斥了“观察者”,让全国从哥本哈根的“唯心”回归唯物,但是经过我们的推论,却发现这居然能会致使加倍 “唯心”的人择道理。
多宇宙理论至此碰到了它的最大危机:说来说去,平行宇宙之间没有任何关系,也就没法考证,这还能是科学的工具吗?至于人择道理,这已经不是科学,而是哲学,甚至是神学了!


从宇宙的诞生,到底子粒子的构成,再到星系、恒星的构成,而我们地球又恰好处于宜居带上,而我们人类又恰恰保存在如此舒服的生物圈内,这齐满能否都太偶合了?


要晓得,今世科学兴起的动身点之一,就是哥白尼的日心说取代了之前托勒密的地心说。
今后,人类的故乡在宇宙中再也不是个特此外位置,我们意想到了自己在宇宙中的“平淡”。
在这以后,人类渐渐熟悉到太阳、银河甚至本星系团也不外是众多宇宙中不能再平常的一员。
在这个根柢上,人们总结出了“哥白尼原则”:人类在观察宇宙时并非处于一个出格职位。这也叫做“平淡原则”!
▲宇宙微波背景辐射的观察证实,宇宙在大标准上是极为平展的。

本来妄自负大的人类早已分开了蒙昧的托勒密时代,熟悉了“平淡原则”,这是人类认知的巨猛进步,在宇宙眼前,我们加倍谦虚,也加倍理性。
现在,“人择道理”居然告诉我们,不要提我们的地球、太阳系了,我们所处于的宇宙都可以说是为我们每一小我尽心计划的,这是属于我们每一小我的宇宙!这怎能让自以为理性的人佩服呢?
▲我们在宇宙中如此平淡,蜗居在如此偏僻的角落上,“人择道理”却告诉我们宇宙的齐全都是为我们尽心预备的

割裂也好,演变也好。多宇宙究竟上升到宇宙级别,孰是孰驳诘以考证,总不能把宇宙放到烧瓶里蒸煮一番看看它的性质,也不能把宇宙重启频频,测试一下实行的可考证性。
难道多宇宙只能作为一个脑筋实行,成为人们口中的谈资吗?
▲宇宙能像这样放到瓶子里做实行吗?(图片根源:Chemx)

话说艾弗雷特的多宇宙有两个死忠粉,一个是麻省理工学院的泰格马克教授,另一个是惠勒的门生多伊奇。
我们先说泰格马克,此君几乎活跃在理论物理全数的最前沿,而且经常抛头露面,活跃于各类科普科幻媒体,深为科幻迷所喜好。他最自得的就是多宇宙理论,我们背面还要详述。
▲麻省理工学院的泰格马克教授

1998年,宇宙学家泰格马克在论文中提到了一个“真人版”的薛定谔的猫——量子自杀实行。
倘使有一位勇士愿意为科学献身,而跳入箱子换回那只猫,将毒药换成手枪,只要原子衰变,手枪就砰的一声送他上西天。
题目来了,按照多宇宙,在一个宇宙中,配角死掉了,而在另一个宇宙中他还在世。
那末,从这小我的视角来看,死掉的那个宇宙对他已经没故意义了,他还会继续活在另一个宇宙。
也就是说,这小我本不会死。这就是“量子自杀”脑筋实行。
▲“量子自杀”脑筋实行暗示图

量子自杀实行把人作为观察者上升到了一个新的高度,把自己关进了“薛定谔的猫”的箱子里,用生命做赌注,去考证多宇宙理论。
这这个黑箱里,自己既是观察者,又是被观察者,这会发生什么样的成果呢?
本文是辟谣帖,绝不渴望大家follow泰格马克的可怕脑筋实行。
假如这小我以为“量子自杀”挺故意义的,还想继续玩下去,固然枪声“咔咔”猛响,在这小我的宇宙里,放出的都是空枪,他会不停死不掉。
让我们继续开大脑洞,继续领会量子全国的奇思妙想,就会发现实在并不必要那末复杂,配角完全可以换一种更加“常见”的自杀方式,比如用刀抹脖子,由于刀和脖子也由一团合适薛定谔方程的原子组成,它也有极小的几率发生地道效应,相互穿越。
这听起来似乎天方夜谭,可是依照量子力学的底子道理,这确切有大要发生,只是几率很小而已。
也就是说,存在太多的子宇宙,在99.99999……%的宇宙里,配角都自杀乐成了,但他仍大要在某几个宇宙里轻易偷生。
好了,按照多宇宙理论,我们可以获得一个可怕的推论:一小我永久不大要自杀乐成,这叫做“量子永生”!
▲“量子自杀”脑筋实行暗示图

假如我们以为光自杀太无聊了,可以计齐截个加倍“拜金”的实行,那就是每次自杀之前往买一次彩票,在买之前告诉自己假如不中奖就自杀,那依照这样的推论,频频以后,自己就应当成为亿万富翁了。
看看吧,有了多宇宙,保存太潇洒,只要敢玩命。
▲敢不敢这么玩:来吧,不让我发家,我就量子自杀!

量子自杀实行已经是“玩命”了,是以只能搁浅在脑筋实行的层面上,科学家照旧要找到一些可考证的客观实行。
有科学家以为,固然多宇宙一样平常以为是相互“平行”,但并非没有交集,大要会经过某种方式发生“弱耦合”,比如引力。
这就给了物理学家们一些机遇,可以计齐截些实行,去搜索其他宇宙的线索。
1985年,艾弗雷特的另一个死忠粉多伊奇在《国际理论物理杂志》上颁发论文,指出大要有一种方式,可以经过先辈的技术本事丈量一个平行全国对另一个平行全国的薄弱影响,这篇论文更大的意义宣布了量子图灵机的诞生。
▲艾弗雷特的死忠粉多伊奇。

量子图灵机,又称通用量子盘算机。多伊奇相当于提出了一个量子盘算机的笼统模子,在这以后,直到现在,量子盘算机就如同一盏科技圣杯,简直是一种未来的奇迹,期待着人们去实现。
多伊奇在一本书里这样写道:“当我们操纵量子盘算机时,我们将不能不将全数大要的平行宇宙加在一路。尽管我们不能间接与这些平行宇宙兵戈,量子盘算机可以操纵在平行宇宙中的扭转状态来盘算它们。”
本来,依照多伊奇的说法,我们是在用平行宇宙的盘算力来实现本宇宙的量子盘算。
▲多伊奇:量子盘算是一种怪异的操纵自然的新方式。这将是第一个答应经过在平行宇宙之间举行合作而执操纵命

波钦斯基(J. Polchinski)1991年的一篇文章也支持这样一种概念,平行宇宙之间的交换在理论上是可行的。
在1997年普拉加(Rainer Plaga)在《物理学根柢》颁发论文,描摹了一种大要的量子光学装备测试。
文中提到建造一个离子阱,肼中存在一个孤立离子,对这个离子的量子丈量将发生两个平行全国的,它们的区分仅仅在因而否可以大要探测到一个光子。
由于80年月发现了“拉比振荡”,量子退关连的几率存在必定的周期性纪律,两个全国之间的联系会存在一个时候窗口,大如果毫秒级,大如果纳秒级。
不管怎样,只要人类的技术水平可以大要到达,便可以经过这样的实行考证多宇宙理论。
普拉加后来甚至表示,假如这类技术成熟,足以实现平行全国间的通讯。惋惜的是,普拉加的这篇论文不停到现在才仅仅被利用9次,明显置之不理。
2010年前后,斯蒂芬*菲尼(Stephen M. Feeney)等科学家分析了威尔金森微波各向同性探测器(WMAP)的数据,宣称发现了证据,表白我们的宇宙在辽远的过去与其他平行宇宙相撞。
但是,对WMAP和后来的普朗克卫星(分辨率是WMAP的3倍)的数据举行了更周全的分析后,并没有发现任何有统计学意义的证据,表白存在这样的泡沫宇宙碰撞。
此外,到现在为止,没有任何证据表白其他宇宙对我们的宇宙有引力感化。
▲普朗克千里镜对宇宙的观察比WMAP的清楚度更上一层楼。

▲如左图所示,假如宇宙和其他宇宙存在碰撞,则宇宙背景图上应当有一个明显的碰撞痕迹。有科学家宣称在宇宙



总之,即使是现在,支流科学界对多宇宙理论仍然持观望态度。
比如2007年,诺贝尔奖得主温伯格就倡议:“假如(要证实)多宇宙存在,最好能找到一个合明白释夸克质量的正确止墁大要其他标准模子的常数。”
言下之意,多宇宙应领先在现有物理模子里立功,而不是光搞一些虚无缥缈的理想。
▲温伯格

温伯格算是比力暖和的批评者了,另一些著名的科学家就没那末客套了。
著名宇宙学家、《天主与新物理学》作者保罗·戴维斯(Paul Davies)曾于2003年在《纽约时报》颁发概念文章《多元宇宙简史》,以为多宇宙理论是不科学的:“很是的多宇宙表白让人想起神学会商。
简直,挪用无穷无尽的看不见的宇宙来表白我们所看到的宇宙的不服常特征,就像挪用一个看不见的造物主一样。”
▲保罗·戴维斯

2011年8月,南非宇宙学家乔治·埃利斯(George Ellis)在《科学美国人》杂志上撰文《多元宇宙真的存在吗? ,指出多元宇宙并不是一个传统的科学理论。
埃利斯:“很多批评多元宇宙的物理学家,特别是弦论的拥护者,并不太在意平行宇宙自己。
对他们来说,否决多元宇宙作为一个概念并不严重。他们的理论是建立在内部齐截性的根柢上的,人们渴望终极能在实行室举行测试。”
埃利斯还指出,这(多宇宙)终极会让这些题目得不到治理,由于这是一个形而上学的题目,没法经过履历科学来治理。
他以为观察性测试是科学的焦点,不应当被抛弃。
“尽管我持猜疑态度,但我以为对多元宇宙的思考是一个绝佳的机遇,可以深思科学的本质和存在的终极本质:我们为什么在这里……在看待这个概念时,我们必要一个开放的脑筋,尽管不是太开放。
这是一条奥妙的门路。平行宇宙大要存在,也大要不存在;这个案子还没有获得证实。我们将不能不忍受这类不肯定性。
以科学为根柢的哲学思辩并没有错,这就是多元宇宙的倡议。可是我们应当给它取个(正确的)名字。”
▲乔治·埃利斯



看了这么多大家的亮相,你对多宇宙还有信心吗?
实在,从20世纪80年月今后,多宇宙在弦论等其他的新理论成长中起了很好的“启蒙”感化,让理论物理学家在思考的时候脑洞大开。
在这些新理论中,又出现了很多纷歧样的多宇宙,下面我们就来看看这些更出色的“多宇宙”!
如前所述,一些前沿科学给了忠于多宇宙理论的人更多的信心,也有人在多宇宙的门路上渐行渐远,最有代表的就是泰格马克。他总结了各类多宇宙理论,并把这些理论分红四个级别:


第一级:可观察宇宙的延长
可观察宇宙直径为730亿光年,超越这个范围之外的宇宙,由于宇宙正在加速收缩,我们已经看不到那边,大要永久也看不到。
泰格马克以为存在着一个各态遍历的无穷宇宙,每个角落里的物理定律都和我们这里千篇一概,各类常数的巨细也完全类似,但却存在着几乎无穷多的子结构,每个子结构的物资散布都与我们地点的有所不同。
这么多子结构一路,正是代表着全部宇宙的无穷大要性。
依照泰格马克的估量,我们要飞翔10的10的115次方米(可不是10的1150次方哦,是1背面写10的115次方个零)后,才有大要到达其他的子结构。
第一级子宇宙(子结构)仍然相连。
▲盘算机模拟了一片超出5000万光年宽的空间地域的图像,表示了在宇宙中光源的大范围散布,但我们对这些光究

有科学家是如此表白宇宙的暴胀现象的,如同面包大要馒头的“发酵”,其中的气泡不停变大,这就是我们的宇宙正在加速收缩。这样的宇宙也被称为“泡泡宇宙”,大要“口袋宇宙”。
差此外“泡泡宇宙”在构成的时候大要会履历差此外自觉对称性破缺,致使宇宙完全差此外性质,比如差此外物理常数。也就是说,在差此外“泡泡宇宙”里,物理定律大要完全不同。
相比于第一层级的宇宙,第二层“泡泡宇宙”相互之间并不相连,否则我们就吃不到面包啦~~
▲每一个泡泡里是一个宇宙,相互之间并无毗连。

第三级别:量子力学的多全国表白
泰格马克将艾弗雷特原始的多宇宙理论放在了这个层级,出处是::“一级和三级之间的唯一区分就是你的二重身份(另n个你)住在那边。
在第一级,他们保存在和我们同一个宇宙的其他地方,这个宇宙全数地方的三维结构性质一样,而且相互连通。
而在第三级,它们保存在无穷维希尔伯特空间的另一个量子分支上。”
第四级别:终极合奏
这是泰格马克自导自演的多宇宙终极表演!
泰格马克以为,宇宙中最底子的乃是数学的形式逻辑,齐全、万事万物,甚至宇宙的终极纪律(TOE,Theory of everything)都可以用数学来描摹。
本来,居然存在某一些宇宙,那边的数学都和我们纷歧样,在那边,1+1不愿定即是2,π也不愿定即是3.14……,这样的宇宙会是一番什么样的形状?那边可以诞生生命吗?
这也难怪,一些科幻小说里面也鉴戒了这一点,居然可以改变宇宙的数学纪律,对仇人举行数学冲击!
▲宇宙的根柢是数学

屡见不鲜,科学家格林写了一本科普著作《匿伏的现实》,其中对各类百般的多宇宙理论举行总结,他居然整理出9种多重宇宙!
一、衍缝宇宙
和泰格马克第一层类似,无穷宇宙中存在各个子空间。
二、暴胀宇宙
和泰格马克第二层类似,宇宙暴胀致使某些部分如同气泡一样出现一些新的小宇宙。
三、膜宇宙
格林是弦论成长史上的焦点人物之一,依照弦论的假定,我们的全部宇宙如同一张膜,这张膜漂泊在一个更高维度的空间里。
在这个高维空间里,还有其他膜,对应于其他的宇宙。每隔几万亿年(大要更久),由于引力或其他我们不了解的力的感化,膜就会相互碰撞和撞击。
当它们碰撞时,发生的能量足以激发大爆炸。
依照这个理论,我们本日看到的物资和辐射是在近来一次碰撞中发生的,驱动宇宙收缩的暗能量就对应于膜之间的感化力。
大要未出处于膜之间感化力的变革,暗能量也大要驱动宇宙收缩。
▲看看看,膜撞了,又有宇宙要大爆炸(big bang)了!

四、循环宇宙
提出宇宙常数的爱因斯坦畴前曾是稳态宇宙的支持者,在哈勃发现宇宙收缩今后,他在1930年提出一个宇宙振荡理论,以为宇宙遵照一系列永久的振荡,每一次振荡都以大爆炸起头,不停收缩,直到物资的万有引力使其反弹收缩并终极以大坍缩竣事,以后起头下一次的大爆炸。
下一次的宇宙是我们这一次宇宙的气象再现吗?照旧会发生一个各态遍历的其他形状的宇宙?
著名科幻作家宝树“狗尾续貂”的成名作《三体X》在结尾处就用到了这个循环宇宙理论,在宇宙“重启”以后,作者的悲观豪情让下一次宇宙比我们这一次加倍优美,伟人没有启动红岸筹划,也就没有人去宇宙广播;三体星人获得了一个美丽的全国,无需为保存题目而加害太阳系;终极读者惊奇的发现,本来屌丝云天明就是《三体》的作者刘慈欣。那末题目来了,究竟孰为真孰为假?难道《三体》描摹的是上一次宇宙吗?


五、景观宇宙
依照弦论,必要10个维度,之所以我们看不到过剩的6个维度,是由于它们伸直起来了。这个“匿伏”起来的6维空间叫做丘成桐-卡拉比空间。
本来,我们的宇宙居然是这番情形,在最细小的地方,居然存在着一个又一个卡丘6维空间。
每当你一挥手,你的手不单穿过了我们熟知的3维空间,还拂过了无数个伸直的卡丘6维空间。
还记得我们之条件过的“泡泡宇宙”吗?每个泡泡都有其怪异的物理定律,但是格林告诉我们,我们应当熟悉到,这些泡泡都是十维的(大要应当说,和我们宇宙平级的泡泡)。
我们这个十维泡泡还大要发生量子隧穿,构成一个宇宙学常数更小的宇宙,新宇宙获得了额外的维度,收缩速度更慢,也就酿成了泡泡里的泡泡。
这被叫做景观宇宙,相当于把第二级宇宙又变出了多个条理,我们的宇宙也执亵于其中一个条理而已。
▲丘成桐-卡拉比空间是这幅容貌。

六、量子宇宙
就是艾弗雷特的多宇宙理论。
七、全息宇宙
现在,全息摄影技术已经屡见不鲜,在二维的照片上,可以看出三维的立体成果。
▲全息成果展现图

谁能想到,我们大要就保存在一个二维的宇宙中呢?
你大要以为这太震动了,怎样大要呢?我们已经风尚了一个三维的全国,前后、左右、凹凸,齐全都太熟悉了。
现在你告诉我实在并没有那末多维度,你要我怎样相信?
这个灵感来自对黑洞的研讨,依照某些为了和谐量子力学和广义相对论的新兴量子引力论,比如弦论和M理论,全数落入黑洞的物体的信息被完全包含在视界的表面波动中。
也就是说,三维的物体和视界二维球面(大如果其他外形)上的信息可以逐一对应,也便可以相互转换。在数学上,记录和投影可以说是等效的,这完全可行。
那末题目来了,三维和二维,究竟哪个是实在的?
▲我们的宇宙实在是2维宇宙的全息照片(hologram)?

八、模拟宇宙
我们的宇宙实在处于一个盘算机模拟的系统里,很多科幻影片里提到了这一点,比如《黑客帝国》,除此之外,“缸中之脑”这类point也可以算作这类宇宙。
▲我们身处一个盘算机当中吗?

九、数学宇宙
和泰格马克的第四级宇宙类似。
▲弦论大家——格林



这里小结一下
1, 多宇宙理论源于对量子佯谬——“薛定谔的猫”的表白,是众多对量子力学根源题方针表白之一。
2, 多宇宙理论在获得明显的观察证据之前,只能称得上是一个科学料想,并不是一个经得起检验的科学结论。
3, 多宇宙理论在最新的物理学理论成长中发挥了严重感化,是以是最受关注的科学料想之一,我们期待着它可以大要启发更多物理学家(非论是作为履历照旧教导),鞭策科学界最前沿的成长。大要,宇宙的根源比我们的设想加倍出色!
彩蛋:
看完势力巨擘们的故事,我们再看看非专业人士的想法,我们欣喜的发现,多宇宙理论在官方的继续度更高。
1995年,在一项对72名“重要宇宙学家和其他量子场理论家”举行的民意观察中,居然有58%的人认同多宇宙理论是对的。
多宇宙理论的死忠粉泰格马克也提过,在1997年的一次量子力学钻研会上,已经举行过一项“很是不科学”的民意观察,多宇宙理论排名第二,仅仅落伍于哥本哈根表白。
在1998年的剑桥大学量子盘算集会会议上,有大约200人观众继续了观察,多宇宙理论几乎和哥本哈根表白相当,仅差几票,屈居第二。
多宇宙理论也曾蒙受过礼遇,2005年,滑铁卢量子盘算大学研讨地点一堂量子力学课程竣事后,对不到40名门生和研讨职员举行了一项观察,成果发现多宇宙理论是最不受接待的。
2011年在奥天时的一次集会会议上,33名加入者加入了一项民意观察,其中6人支持多宇宙理论, 14人支持哥本哈根表白。
从屡次投票成果来看,哥本哈根表白仍安定的统治着量子帝国,多宇宙理论却不停试图撼动它的职位,也是最最有望的!
但是,又有谁相信,科学是由投票来决议的呢?
作者:鲁超





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