平行宇宙

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平行世界Parallel universes),或者叫多重宇宙論Multiverse),指的是一種在物理學裡尚未證實的假說,根據這種假說,在我們的宇宙之外,很可能還存在著其他的宇宙,而這些宇宙是宇宙的可能狀態的一種反應,這些宇宙可能其基本物理常數和我們所認知的宇宙相同,也可能不同。平行宇宙這個名詞是由美國哲學家心理學家威廉·詹姆士在1895年所提出的。[1]

平行宇宙經常被用以說明:一個事件不同的過程或一個不同的決定的後續發展是存在於不同的平行宇宙中的;這個理論也常被用於解釋其他的一些詭論,像關於時間旅行的一些詭論,像「一顆落入時光隧道,回到過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道」,解決此詭論除了假設時間旅行是不可能的以外,另外也可以以平行宇宙做解釋,根據平行宇宙理論的解釋:這顆球撞上自己和沒有撞上自己是兩個不同的平行宇宙。

在近代這個理論已經激起大量科學哲學神學的問題,而科幻小說亦喜歡將平行宇宙的概念用於其中。

物理學裡的平行宇宙[编辑]

平行宇宙的分類[编辑]

在2003年的《科學美國人雜誌裡,有一篇由美國宇宙學馬克斯·鐵馬克Max Tegmark)為寫的關於平行宇宙的專文,文中他將平行宇宙分成四類[2][3]

  1. 第一類:這類的宇宙和我們宇宙的物理常數相同,但是粒子的排列法不同,同時這類的宇宙也可視為存在於已知的宇宙可觀測宇宙)之外的地方;
  2. 第二類:這類的宇宙的物理定律大致和我們宇宙相同,但是基本物理常數不同;
  3. 第三類艾弗雷特Hugh Everett III)的多世界詮釋):根據量子理論,一件事件發生之後可以產生不同的後果,而所有可能的後果都會形成一個宇宙,而此類宇宙可歸屬於第一類或第二類的平行宇宙,因為這類宇宙所遵守的基本物理定律依然和我們所認知的宇宙相同(以上「一顆球落入時光隧道,回到了過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道」詭論的平行宇宙解決辦法屬於此種);
  4. 第四類:這類的宇宙最基礎的物理定律不同於我們宇宙,而基本上到第四類為止,就可以解釋所有可能存在(也就是可想像得到的)的宇宙,一般而言這些宇宙的物理定律可以用M理論構造出來。

相關理論[编辑]

無窮宇宙(開放宇宙)理論[编辑]

無窮宇宙,在宇宙中存在有大量的可觀測區(有著紅色十字中心的紅圈),我們的「宇宙」不過是其中的一個可觀測區而已

開放宇宙理論認為,我們目前所知的宇宙只是整個宇宙中可觀測的一小部份,在這個部份之外,整個宇宙尚有無限大的未被觀測的空間;根據相對論,光速為宇宙最快的速度,我們所看到的部份(可觀測宇宙)為已經到達地球的光線,而我們所觀測到的範圍又被稱做哈伯體積,哈伯體積直接取決於宇宙的年齡(因為若宇宙誕生於n年前,則能到達地球的光線最遠只能在n光年處,再更遠的光線則尚在路途上,故未能被地球上的觀測者所觀測),哈伯體積的膨脹是因為有越來越遠處的光線到達地球。

開放宇宙理論說明了第一類平行宇宙的可能性。

泡沫宇宙理論[编辑]

「泡沫宇宙」示意圖,宇宙1到宇宙6各自有自己的物理常數,我們的「宇宙」不過是其中的一個「泡沫」而已

泡沫宇宙理論認為存在有無限多的開放宇宙,而這些開放宇宙本身有著不同的物理常數,這些開放宇宙的「距離」比我們的開放宇宙的「邊緣」還要遠,意即這些宇宙存在於無窮遠的地方之外。

這個理論由安德烈·林德最早提議,而泡沫宇宙理論本身能和暴脹理論在相當程度上契合,而這個理論本身牽涉到宇宙可能是由某個「親宇宙」的量子泡沫中所誕生的可能,而這些量子泡沫產生於能量的起伏,這些能量的起伏可能會產生微小的「泡沫」和蟲洞,若這些「泡沫」本身不是非常地巨大,則它們會像膨脹的汽球一般,到了最後消失無蹤,不過如果能量起伏大於某個常數,那麼這個泡沫就會不斷地膨脹,甚而產生一個「子宇宙」,而「子宇宙」的體積可能會大到足以讓宇宙大尺度結構存在的地步。

2005年,美国的理论物理学家Laura Mersini-Houghton和Richard Holman预言宇宙辐射存在不规则分布的原因是其他宇宙的牵引。普朗克天文望远镜的宇宙背景辐射图在理论上是分布均匀的,但实际结果显示南半部天空中存在一个强大的中心,以及一个无法用现有物理学知识解释的冷斑点。Mersini-Houghton认为这证实了自己的预测[4][5]

大反彈理論[编辑]

根據迴圈量子重力理論大爆炸可能只不過是宇宙的膨脹和收縮時期組成的週期中,一個新的膨脹時期的開始而已,每個週期開始於大爆炸、結束於大擠壓(Big Crunch),而這個週期的輪迴是無限的,這個模型被稱為是振蕩宇宙,在大爆炸之後宇宙膨脹,而之後在重力的作用之下宇宙開始收縮,然後接著是大擠壓,在大擠壓之後的下一次大爆炸被稱為大反彈,雖然這個模型曾經一度被否決,但是膜宇宙論近年來已重拾此模型(振蕩宇宙模型)。

在每個週期中宇宙可能會有不同的宇宙常數,而因此這些不同週期時的宇宙可視為第二種平行宇宙。

泡沫宇宙理論和大反彈理論使得第二種平行宇宙的存在成為可能。

量子力學的多世界解釋[编辑]

量子力學的多世界解釋是一種主要的量子力學解釋,在由此解釋方式中的眾平行宇宙共有一個關於時間的變數,而這些平行宇宙彼此之間有著相同的起源,而這些宇宙彼此之間的基本物理定律相同,但物理常數可能會有所不同,而它們亦可能處於不同的狀態,而且這些宇宙彼此之間沒有任何的聯繫,因此它們彼此之間沒有任何訊息互通,這些宇宙彼此之間的關係由它們之間的疊加態決定。

此理論為第三類平行宇宙的基礎。

M理論[编辑]

根據M理論,我們的宇宙很可能是產生於11維薄膜的碰撞與撕裂當中,基本上由此產生的宇宙可以和多世界詮釋裡所說的宇宙極為不同的宇宙。

由M理論可推出第四種平行宇宙的存在。

弦論「地景」[编辑]

根據IIB型(Type IIB)的弦論,從十維弦論的世界到我們所知的四維世界有極多種的變換方式,而不同的變換方式會產生相當不同的宇宙。

問題與批評[编辑]

有些人認為平行宇宙理論缺乏對經驗主義的關聯性以及可測性,同時缺乏物理學上的證據和可否定性,因為這個理論以目前的科學方法無法證實或否定,而且這些理論目前而言太過形而上學且只是在數學結構上有可能而已;不過馬克斯·鐵馬克注意到了對宇宙微波背景輻射宇宙物質大規模分佈的測量的改進可能會否定或實證其中兩種的平行宇宙存在的可能性,並進而能證實或否定開放宇宙理論和混亂暴脹理論,意即平行宇宙理論最少在某種程度上是可測的。

  • 科學家的職責就是要在不涉及觀察者的狀況下對已觀測的現象提出基本的解釋。回歸到人擇原理在解釋會建構出所謂的「懶惰出口」,而這些解釋的種類包括了「很明顯地為生命的存在微調過的宇宙參數」等等;不過李奧納特·蘇士侃宣稱:某些形式的平行宇宙是無可避免的,在給出對現有宇宙狀態的解釋時,觀測者效應是無法避免的而且得在其他的科學中獲得解決。
  • 洪志和認為,平行宇宙理論會被奧卡姆剃刀給排除,因為假設一些我們無法觀測且無法看見的宇宙來解決我們所看見的,就像是帶著額外的行李走到盡頭一般;不過對此馬克斯·鐵馬克反駁:「這四種平行宇宙的一個共同特徵就是:預設平行宇宙的存在模型是最簡單且最優雅的模型。如果一個人要否決這些多重宇宙的存在,他需要在實驗上地對多重宇宙論的不支持,並且要加入以下的假定:有限空間、波函數崩潰和本體上的不對稱是正確的,而這些過程會複雜化整個理論。因此我們的對於誰比較不優雅且較為浪費的裁決就變成了以下兩者:多重宇宙或者是大量的文辭」。
  • 有時我們的宇宙是唯一可能存在的宇宙,因此討論這些「其他的宇宙」是很明顯地無意義的。愛因斯坦在思考其他種類的宇宙存在的可能性時,就提出了這個問題,關於宇宙結構是否只有一種可能的問題的解答的希望被認為在於理論上可統一全部物理理論的萬物理論當中。
  • 對於平行宇宙的觀測證據的支援被認為來自於人擇原理:「我們所觀測到的宇宙對生命是友善的,要不然就不會被觀測到。雖然這似乎是老調重彈,但是當生物體對物理法則和宇宙狀況的敏感性、被考慮時,整個宇宙就是一個明顯的證據;在另一方面,許多關鍵的物理常數似乎不會對於生物體造成嚴重的不適」;其他對於微調論證的批評是:就我們所知,在我們所知的物理常數之下可能還有更多的基本物理法則,而這些法則背後可能會有更多的參數存在,因此,給出這些定律,這些已知的物理常數未必落在生命許可的生存範圍之內。
  • 多重宇宙支持者[谁?]經常對於常數如何從已定義的整體中選取感到茫然。假設存在個「定律中的定律」或者基本定律描述說常數如果被從一個宇宙到下一個宇宙中指定,那麼我們不過只是將宇宙學的問題給往上移了一個等級而已,因為我們必須解釋這個基本定律從何而來。另外,這個基本法則是無窮大的,因此我不過是把問題從「為什麼是這個宇宙」給置換成了「為什麼是這個基本法則」。在援引平行宇宙論時這似乎是一個要點,尤其當假定只存在一個宇宙和一個原理會更簡易時更是如此;但在馬克斯·鐵馬克的平行宇宙理論裡,這個問題是被避開的,因為在那種狀況當中,所有可能的基本理論被實行的,而且被用以描述真實存在的平行宇宙。
  • 對於虛擬宇宙和平行宇宙之間的關係依舊是個問題。多數的科學家[谁?]已經準備好要接受自覺機器的可能性,而有些人工智慧學者[谁?]甚至於已經說我們快要能製造自覺電腦了,在距離達讓自覺生物住在虛擬世界方面僅剩一步之遙。對於那些生物而言,他們的「假」宇宙和我們的真宇宙可說是無分別的。因此我們應該將這些虛擬宇宙算在平行宇宙中嗎?如果不是的話將我們自身存在的宇宙和這些虛擬宇宙劃上等號有意義嗎?
  • 對於現有的平行宇宙論的最後一個問題是對於宇宙的定義。對多數的平行宇宙論者[谁?]而言,宇宙是由物理法則和常數,以及初始條件定義的。這項論點可能會因為它的狹隘和沙文主義的性質而招致反對;對於將人類理解之外的事物予以分類也可能會招致批評。

小說裡的平行宇宙[编辑]

一些小說,尤其是科幻小說,喜歡以平行宇宙做為故事的內容,有時有些人會以平行宇宙來探討「若一個歷史的事件的結果或過程和我們所知的不同,那麼世界會變成怎樣」這類的主題,並因此寫出一篇故事來說明可能的發展,例如中国在2012年以前风行的穿越剧

動畫裡的平行宇宙[编辑]

大雄的魔界大冒險裡,大雄利用如果電話亭創造了魔法世界,後來當大雄想用如果電話亭回復原來世界時,多啦美曾提醒,他此舉會造成平行世界,亦即魔法世界仍然繼續下去,但跟原來的世界卻毫無關係。

另外,在動畫前半段,大雄及多啦a夢發現到他們的石像,正當他們好奇之際,在動畫後半段,他們發現原來那兩尊石像就是他們未來的自己。原來,因為他們想利用時光機回到原來的世界時,被惡魔追殺時而變成石像的。(在此巧妙地運用了平行宇宙的理論,就是用時光機返回過去,其實就是去了另一個時空)

时空逆流[编辑]

科幻小說中,经常有通过时空旅行来改变过去和未来的情节,时空逆流是一种祖父悖論中可能出现的情况,即你如果回到过去在你的祖父与你的祖母进行造成你祖母怀孕的那次性行为前杀死了你的祖父,那么你就不会出生,但是你是客观存在的,那么就会出现两个不同平行宇宙:

  1. 你没有改变过去,或者你祖父没有死,一个你存在的宇宙。
  2. 你杀死了你的祖父,一个你不存在的宇宙。

时空逆流的观点认为:如果你进入了后者的宇宙中,你将会被排斥,可能被抛出你不存在的宇宙,或者因为宇宙的排斥发生各种不可意料的状况。

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ James, William, The Will to Believe, 1895; and earlier in 1895, as cited in OED's new 2003 entry for "multiverse": "1895 W. JAMES in Internat. Jrnl. Ethics 6 10 Visible nature is all plasticity and indifference, a multiverse, as one might call it, and not a universe."
  2. ^ Tegmark, Max. Parallel Universes. Scientific American. 2003.May. 
  3. ^ Tegmark, Max. Parallel Universes (PDF). 2003.January 23 [2006-02-07].  (PDF)
  4. ^ “多重宇宙”存在论首次获确凿证据. 中国科学院. 2013-05-23 [2013-05-24]. 
  5. ^ ROSIE TAYLOR. Is our universe merely one of billions? Evidence of the existence of 'multiverse' revealed for the first time by cosmic map Read more: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2326869/Is-universe-merely-billions-Evidence-existence-multiverse-revealed-time-cosmic-map.html#ixzz2UDgyTrWT Follow us: @MailOnline on Twitter | DailyMail on Facebook. Daily Mail. 19 May 2013 [2013-05-24]. 

外部連結[编辑]