平行宇宙的概念並非科幻,而是源自量子力學中的多世界詮釋

2020-12-04 菜葉科普

你是否在看《彗星來臨的那一夜》而深有感觸呢?你是否在看奇異博士觀測1400萬個平行宇宙而感到好奇呢?

平行宇宙的概念並非科幻,而是源自量子力學中的「多世界詮釋」

20世紀50年代,有的物理學家在觀察量子的時候,發現每次觀察的量子狀態都不相同。而由於空間的所有物質都是由量子組成的,所以這些科學家猜測,既然每個量子都有不同的狀態,那麼宇宙也很可能並不只是一個,而是由多個或者無限多個類似的宇宙組成。

宇宙無限而光速有限,在我們的可觀測宇宙範圍之外存在著無數這樣的宇宙,就像一塊塊可視宇宙布片縫接在一起。

由於宇宙中的粒子數是有限的,其排列方式必定也是有限的,所以在這樣的多重宇宙中,甚至必然存在無數多個和我們的可觀測宇宙一模一樣的宇宙。

現在的大爆炸宇宙論認為在傳統觀點中的Big Bang之前還發生過暴漲(Inflation)。如果暴漲確實發生過(目前來看基本是確認暴漲發生過的,普朗克衛星、WMP衛星通過對CMB宇宙微波背景輻射的測量都證實了宇宙的平滑性),那麼原則上誕生出來的宇宙就不止一個。

由此,許多學者依據不同的理論提出了五花八門的有關平行宇宙問題的解釋。

自從平行宇宙的假設被提出以來,儘管有許多科學家和哲學家表示質疑,但仍有一些物理學家和數學家致力於在理論上尋找平行宇宙的證據。

科學家研究發現,量子粒子的奇怪行為可能暗示平行宇宙的存在。在分析了最新宇宙微波背景輻射的溫度差異之後,他們認為,這些輻射的微小不均勻性顯示的「冷斑」極有可能就是平行宇宙存在的第一證據。

現在離找到真正的證據還十分遙遠。因為一方面,理論上真空能的能量泡沫除了暴脹為我們這個宇宙之外,還暴脹出了許多其他宇宙,而我們卻永遠無法看到或探測到這些宇宙。

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  • 平行宇宙究竟是什麼?真的會有在我們之外的第幾宇宙嗎?
    平行宇宙是指從某個宇宙中分離出來,與原宇宙平行存在著的既相似又不同的其他宇宙。我們的宇宙是能量較低的地方,暴漲才停止並誕生出了我們的宇宙。而在其它不同的時空中,也會有別的宇宙存在,但這些宇宙我們永遠無法抵達。這種宇宙觀也叫做泡泡宇宙自從平行宇宙的假設被提出以來,儘管有許多科學家和哲學家表示質疑,但仍有一些物理學家和數學家致力於在理論上尋找平行宇宙的證據。
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    帶著這些疑問,本文將梳理多元宇宙的發展簡史、以科學、奇幻文學、美漫歷史、類型電影的角度,深扒《奇異博士》創作背後的文化淵源。奇幻題材中的多元宇宙  多元宇宙概念的提出得益於現代量子力學的科學發現。在量子力學中,粒子沒有確定的位置,它們處於哪裡是模糊的。我們能確定的只有每個粒子在每個位置出現的可能性。
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    很多科幻小說都描述了一個人穿越到了和本來世界相似但是很多人的命運軌跡都完全不同的平行宇宙。更有科幻電影裡描述科學家探索到了空無一人的平行時空,科學家通過裝置汲取另一個宇宙的能量解決能源危機。我們大多是通過這些書籍影視作品才了解到了平行宇宙,不禁讓人好奇,平行宇宙真的存在麼?事實上,平行宇宙是有科學理論的,而平行宇宙的提出恰恰就是源自於量子力學,埃弗裡特提出的多世界詮釋即為我們所熟知的平行宇宙。實際上,要了解平行宇宙的科學來源,了解量子力學與平行宇宙的關係,我們就必須了解薛丁格的貓這一量子力學中的著名理論假設。
  • 神奇的「量子永生」,在無數平行宇宙中,可能存在一個永生的你
    「平行世界」這個概念,但是電影中的平行宇宙和物理學中的平行宇宙有很大的差別,一開始「平行宇宙」指的是「平行作用力宇宙」,而「多元宇宙」指的是「包含多種不同作用力」的宇宙。電影中所描述的「平行宇宙」其實是基於「量子力學」中「多世界詮釋」的概念進行的藝術創作。並不是傳統物理學中描述的不同作用力的其他宇宙,但是在量子力學開始發展後,平行宇宙逐漸變成了波函數坍塌後延伸出的不同世界線。
  • 平行宇宙又叫多宇宙,它誕生於量子力學,它是否真的存在呢?
    現而今,平行宇宙已經是大家耳熟能詳的詞彙,人們幻想著世界上存在著很多不同的宇宙,而每一個宇宙中都有著一個「自己」。平行宇宙這一頗具科幻色彩的詞彙並非誕生於科幻作家之手,而是一個個實實在在的科學概念,它的誕生可以一直追溯到物理學史上一場最精彩的辯論,那就是玻爾和愛因斯坦一場關於「上帝」的爭論,愛因斯坦的論點是「上帝不會擲骰子」,而玻爾的論點則是「別指揮上帝怎麼做」。這場辯論發生在第五屆「索爾維會議」上,此次會議雲集了當時物理學界最具盛名的科學家。
  • 多世界理論挑戰哥本哈根詮釋,命運多舛的平行宇宙學說
    多世界理論:每一次,每一種觀測,都分裂出一個平行宇宙。休.埃弗雷特大學畢業後,決定投身理論物理,在成功進入普林斯頓大學後,先是師從魏格納,研究博弈論。其認為波函數所描述的,就絕不僅僅是一堆說不清道不明的概率或外部觀察者的預期,它只能代表宇宙的真實狀態。按照薛丁格方程演化的,並不僅僅是概率雲,而是宇宙的真實狀態。根本就不必扯什麼互補原理,這個世界只有一套普適規則,就是量子力學,不存在所謂的量子-經典邊界。整個宇宙就是一個巨大的波函數,它只按照薛丁格方程演化。哥本哈根學派的其餘一切關於觀察的假設,都是畫蛇添足之舉。
  • 平行宇宙理論起源
    平行宇宙有時候也叫做平行世界、多重宇宙、多世界等等,這些都是一個意思,考慮到「平行宇宙」這個詞最流行,我以後的節目中,就統一用這個詞。平行宇宙這一概念的誕生可以追溯到1954年,美國物理學家埃弗裡特是公認的概念創造者,他用於解釋量子力學的多世界理論,以及由此發展出來的退相干理論在物理學界無人不知,然而這位英年早逝的物理學家的生平故事卻鮮為人知。
  • 平行宇宙:並不是科幻題材,基本上被證實存在了!
    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。
  • 為什麼說平行宇宙真實存在?
    宇宙學發展過程中出現一次較大的突破,科學家將其稱為「平行宇宙」論,雖然該理論尚未被證實,但該理論擁有極強的生命力,使得宇宙學研究讓人耳目一新,在弦論、M理論發展之後,多重宇宙論也逐漸被人們接受,目前的問題並非在於是否存在多重宇宙,而是它們會以何種形式出現。
  • 平行(多元)宇宙:並不是科幻題材,基本上被證實存在了
    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。
  • 研究:多個平行宇宙相互作用 時間旅行完全可能
    中國日報網11月28日電(高琳琳) 據英國《太陽報》11月27日報導,由多名物理學家組成的團隊近日提出一個爆炸性理論:在眾多相互影響的平行宇宙中存在多條時間線,時間旅行是完全可能的。澳大利亞格裡菲斯大學量子力學中心的霍華德·懷斯曼教授和麥可·哈爾博士表示,平行宇宙可不只存在於科幻小說裡;而加利福尼亞大學的迪爾克-安德烈·德克特博士則進一步闡述了這一顛覆人們對時空認知的理論。該研究表明,如果存在多個相互作用的宇宙,那麼時間旅行者就有可能造訪地球,而且各種能夠想像到的場景都能在特定情況下在平行宇宙中上演。
  • 量子力學「多世界詮釋」的艱難誕生之路
    Petersen在維護自己導師,「哥本哈根詮釋」提出者尼爾斯·玻爾的想法,哥本哈根詮釋是理解量子力學的標準方式,這一詮釋得名於玻爾著名的研究院的所在地,這一研究院聲稱極小尺度的量子世界和我們日常的生活經歷完全不同。
  • 平行宇宙真的存在嗎?科學理論中的七種平行宇宙哪種真實存在?
    但其實跟很多科幻作品裡的科幻元素一樣,平行宇宙最早也是作為科學假說被提出來的。而到了現在,科學家所提出的平行宇宙遠不止一種,而是有好多種……那麼是不是每一種平行宇宙理論下都有平行宇宙裡的另一個你呢?下面我們來簡單了解一些常見的平行宇宙和它們提出的背景。
  • 量子力學中的平行宇宙
    這個平行宇宙的理論依託自然就是量子力學了,準確的說是量子坍縮的多世界詮釋。在量子力學當中認為,微觀粒子的狀態就是這個波函數,它是隨著時間精確的演化的,這個演化過程要滿足薛丁格方程,這是一件很確定的事兒,不要說量子力學就是不確定的,不是!
  • 研究發現,宇宙中存在量子特性,平行宇宙存在嗎?科學家給出答案
    而因為宇宙空間的所有物質都是由量子組成,所以科學家就產生了這樣的推測,他們認為,既然每個量子都有不同的狀態,那麼宇宙也有可能並不只是一個,而是由多個類似的宇宙組成。1954年,美國普林斯頓大學的物理學家埃佛裡特首次提出了多世界詮釋,提出了自己對量子測量問題的看法。
  • 平行宇宙與多世界理論,從量子自殺到量子永生
    你是這世界上獨一無二的嗎?因為對於整個世界的了解,你當然可以確定是的。但是宇宙是獨一無二的嗎?對此我們無法確定,一種平行宇宙概念與多世界理論的提出更是讓我們難以理解,然而又沒有證據表明它站不住腳。平行宇宙與量子力學平行宇宙的猜想與量子力學思想的引入密切相關。對於物理學家來說,他們很難以用數學模型來解釋量子物質的行為,因為有些物質同時表現出粒子狀和波狀運動的跡象。例如,光子,一束微小的光,可以在水平向前或向後移動的同時垂直上下移動。
  • 單一宇宙、高維空間、平行宇宙、重疊宇宙這四個概念之間的關係
    因為,「真正中華傳統文化」並不是世人以往所認識的那種玄學、國學或者哲學,而是對於現代科學來講都是非常超前的科學,是對「重疊結構世界(重疊宇宙)」的認識與應用。現代科學僅僅是對「單一結構世界(單一宇宙)」的認識與應用,包括現代文明也都是建立在「單一結構世界」基礎上的認識與應用。
  • 「平行宇宙」理論是怎麼回事?
    20世紀50年代提出的多世界理論(many-worlds theory)認為,平行世界每時每刻都在不斷地分叉。卡羅爾覺得應該適可而止。他認為,按照多世界理論(many-worlds theory),狐狸能吃到葡萄。
  • 量子力學裡的平行世界理論能破解外祖父悖論嗎?
    量子力學剛發展起來的時候,為了解釋量子糾纏這種「鬼魅般的超距離作用」(愛因斯坦語),科學家分成了兩派:一派以愛因斯坦、薛丁格等為首的科學家認為量子力學是不完備的,量子糾纏中存在一個隱變量。另外一排就是以玻爾和海森堡為首的哥本哈根詮釋派,認為量子可以用波函數來描述,量子的行為是概率性的。測量會造成波函數坍縮,使量子處於一個確定的狀態。