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大家好,我是舒宜昂。今天我們來聊一聊平行(多元)宇宙。(文章最後有我個人對文章重點的總結,趕時間的話可以直接跳到最後面看總結。)
首先科學解釋來一波。平行宇宙,又稱多元宇宙。是指平行作用力宇宙,是平行作用力產生的純基本粒子宇宙。多個平行宇宙則與人類已知的萬有引力星球宇宙形成多元宇宙理論。平行宇宙之間的平行作用力既不重疊,又不會相交,彼此對立。這些宇宙有可能和我們的宇宙是差不多的,也有可能是和我們完全不一樣的,這取決於未知的互相作用力。互相作用力越是相等,宇宙之間越像。
可能是受到科幻片的影響,我一直以來都以為是平行宇宙的概念是因為穿越時空而衍生出來的。但在科學上,其實是因為量子力學。因為量子力學的不確定性,當科學家在觀察量子狀態的時候,發現每一次狀態都是不同的。而宇宙空間所有物質都是由量子組成,從量子有不同狀態來推測,宇宙可能也是不止一個,而是多個相似的多元宇宙。
最初科學家都認為量子力學中,微觀粒子處於某種狀態時,它的力學量(如坐標、動能等等能量)並不確定,而是有各種可能性。所以微觀粒子的運動是具有不確定性(波動性)和概率性的,通常用波函數來描述微觀粒子在空間分布的概率。
後來一個實驗的出現,讓微觀粒子運動的不確定性(波動性)和隨機性被確認。這個實驗就是著名的雙縫實驗,又稱單電子雙縫幹涉實驗。以我們常識,一束光透過某形狀後觀察,影光部分肯定是可以和形狀相對應的。而一束光透過一條狹縫的時候,則是形成中間亮兩邊漸暗的光影。
但是這個實驗就打破了我們的「常識」,在科學家用一個單電子去衝擊有兩個狹縫的板,並觀察背後的探射屏。卻發現,單電子通過了雙縫並產生了幹涉(也就是有部分的相交重疊)。在量子力學下,電子是有可能同時通過兩條狹縫的。只是當科學家想要測定電子到底是通過了哪一條狹縫的時候,卻發現,電子只會出現在其中一個位置,而不是同時出現於兩條狹縫。
根據這個實驗這種現象,科學家們提出了哥本哈根詮釋。而量子力學的複雜並不是一句話就可以概括和論定,所以哥本哈根詮釋其實是多種觀點的結合。對著這個實驗的解釋就是當人們未觀測時,電子在兩條狹縫都有存在的概率,而在觀測的時候,該電子的波函數就在被測量的瞬間坍塌到了我們所觀測到的點上。
可是哥本哈根詮釋始終還是很難令人信服,因為觀察者與其意識被加入了這個現象中。並且結果總是需要坍塌到某一個點上。那麼是否可以去除觀察者的主觀成分呢?科學家休·埃弗雷特三世就提出了一個大膽的想法:多世界詮釋。
多世界詮釋也稱相對狀態提法、多宇宙詮釋。在1957年由休·埃弗雷特發表相對狀態提法。埃弗雷特假設了所有孤立系統的演化都遵循薛丁格方程,波函數也不會坍塌。量子的觀測只能有一種結果,量子處於疊加態。但是測量儀器(觀察者)和被測系統的狀態之間存在某種聯繫,稱為相對態。
測量帶來的不是坍塌而是分裂宇宙,所以我們再也不用煩惱貓的死活,也不用煩惱東西在觀測點之間的變換。而這個說法讓當時的科學家們都不能接受,只是觀測這個簡單行為卻引發了宇宙的大變動。(這還導致了埃弗雷特退出了理論物理界,轉到了核武器與計算機的研究。)直到60、70年代被普及,布萊斯·德維特並改名為多世界詮釋,才被大家所重視,並成為了熱門的話題。
哥本哈根詮釋是解釋為在觀測的時候坍塌為我們所觀察的那個點。而多世界詮釋則是說,在觀測的時候分離出了無數個平行宇宙,而每個平行宇宙都擁有自己確定的狀態,我們只是觀測到了我們自己宇宙內的狀態。
目前來說,平行宇宙的存在基本上可以被數據證明了。比如通過研究宇宙微波背景輻射圖發現了宇宙之間碰撞形成的「宇宙摩擦」出現了四次,也就說明至少有四次與其他宇宙接觸。目前最科學的數據來自普朗克望遠鏡,其繪製的宇宙「地圖」顯示了微波背景輻射的分布情況,原本應該是均勻分布的殘留輻射卻被發現有異常輻射的存在。正是有了平行宇宙存在的拖拽效應,才使得輻射分布不均。 並且科學家們還發現了巨大冷斑,冷斑中沒有任何正常物質或暗物質,也沒有輻射信號。這種「空間」恰恰就是另一個宇宙。
總得來說,平行宇宙似乎就是存在著,挑戰著我們的認知。我們卻又看不到摸不著,畢竟當我們可以真正理解,甚至是運用的時候,世界也將發生巨大變化。
個人覺得是重點的總結:
1. 平行宇宙,又稱多元宇宙,是指平行作用力宇宙,是平行作用力產生的純基本粒子宇宙。多個平行宇宙則與人類已知的萬有引力星球宇宙形成多元宇宙理論。平行宇宙之間的平行作用力既不重疊,又不會相交,彼此對立。
2. 平行宇宙是根據量子力學不確定性所提出的。宇宙由量子組成,而量子有不同的狀態,宇宙則也不止一個。
3. 單電子雙縫幹涉實驗確定了量子的不確定性(波動性)和概率性。科學家用一個單電子去衝擊有兩個狹縫的板,並觀察背後的探射屏。當科學家想要測定電子到底是通過了哪一條狹縫的時候,卻發現,電子只會出現在其中一個位置,而不是同時出現於兩條狹縫。
4. 根據電子雙縫幹涉實驗,科學家們提出了哥本哈根詮釋。就是當人們未觀測時,電子在兩條狹縫都有存在的概率,而在觀測的時候,該電子的波函數就在被測量的瞬間坍塌到了我們所觀測到的點上。
5. 休·埃弗雷特三世提出了相對狀態提法,沒被重視。因為科學家覺得只是觀測就帶來了宇宙變化不能接受。後被布萊斯·德維特並改名為多世界詮釋,平行宇宙才得到了現在的熱度。
6. 平行宇宙的存在基本被證明,比如「宇宙摩擦」、微波背景輻射分布不均和巨大冷斑,但是還無法真正展現在人類面前。
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