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？

遇事不決，量子力學；解釋不通，穿越時空；腦洞不夠，平行宇宙。

很多網友估計都在網上看到過類似這樣的略帶調侃的話，也許大家都以為平行宇宙都是科幻作家虛構出來的一種玩意，事實上我最早看到的平行宇宙就是在李連杰主演的好萊塢科幻片《宇宙追緝令》裡的。在故事中平行宇宙的李連杰殺死了其它所有平行宇宙的自己，以此獲取被殺者的能量來提升自己的實力，最後來的主角的世界來要殺死他，腦洞是挺大的……

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。

科學裡的非科學——多世界詮釋裡的平行宇宙

我首次在正經的科普作品裡看到關於平行宇宙的描述是在曹天元的科普書《上帝擲骰子嗎？——量子物理史話》裡。這也許也是平行宇宙在科學上首次出現的地方吧。

故事要從一百年前的一個實驗開始說起，當時科學家在研究一個著名光學實驗——楊氏雙縫實驗時發現，當光經過兩道狹縫以後，會在縫後的屏幕上投出明暗相間的條紋，這個實驗人們已經進行了上百年了，按道理這沒什麼奇怪的，這是波的特性，麥克斯韋已經證明光是一種電磁波，因此它會產生幹涉就不足為奇。

（下面這段背景知識如果覺得乏味可以直接跳過，從下一段黑體字開始繼續往下看）

然而問題在於愛因斯坦在1905年的一篇諾貝爾物理學獎論文裡提出了光量子假說，把光作為一種粒子用以解釋此前物理學家發現的光電效應現象。於是奇怪的事情發生了——光既是波又是粒子？由於兩種特性都有明確的實驗證明，光既是波又是粒子似乎是無可辯駁的：楊氏雙縫幹涉實驗證明光是波，不同頻率光產生的光電效應和康普頓散射實驗證明光是粒子。後來埃爾溫·薛丁格和沃納·卡爾·海森堡分別通過波動力學和矩陣力學描述了波和粒子的行為。再後來，路易·維克多·德布羅意提出了物質波的假說，認為所有的物質粒子都具有波的特性，並最終在柯林頓·戴維森和雷斯特·革末在實驗中發現電子產生的衍射，並且衍射規律與X射線一致。至此物質粒子的波粒二象性被確立。而根據新生的量子力學解釋，光的「波」是一種概率幅，用人話說就是各種可能的組合。

實驗背景交代完，下面我們繼續說前面的雙縫實驗：人們在雙縫實驗中使用一種特殊的方法企圖讓光子一個個通過雙縫，以此觀察屏幕上出現的圖案，方法是把光源弱化到每一刻只有一個光子通過縫，縫後面用感光膠片成像。當曝光時間比較短的時候，人們在照片上看到的是一些零星的光點，這表明光子確實是一個個打在膠片上的。但當把膠片的曝光時間延遲到足夠長以後，神奇是事情出現了：膠片上再次出現了光束雙縫幹涉一樣的幹涉圖案！這意味著一個光子也能產生幹涉？因為幹涉圖案表明，一個光子是同時經過兩道縫的，因為只有這樣才能產生幹涉並形成幹涉圖案……

於是問題來了：一個光子是如何同時經過兩個狹縫的？一堆量子力學奠基人（玻爾、玻恩、海森堡、狄拉克、泡利等人）組成的哥本哈根學派提出了一種當時「最合理」的解釋——哥本哈根詮釋。他們認為當光沒有到達屏幕被測量到之前，並不是一個實體的粒子，而是一團概率雲，它存在於所有可能的地方，包括那兩道狹縫，也就是說，它處在所有可能的疊加狀態！因此，它確實是同時經過了兩道狹縫並與自身幹涉並最終以一個實體粒子打在感光膠片上從而被測量到。

這樣的解釋顯然是難以讓人接受的，因為這意味著物質粒子在被測量到之前並不具有實在性，因此它受到以愛因斯坦為代表的物理學家所抨擊，但他們又沒能給出更好的解釋……

直到1957年，美國普林斯頓大學的休·艾弗雷特三世在其博士論文中提出一種假說：多世界假說。在這個瘋狂的假說中他指出，處在疊加態的可能並不是光子，而是宇宙！

在他的解釋中，宇宙處在所有可能的疊加態，在雙縫幹涉實驗中當光子經過雙縫時，疊加的宇宙就產生了分裂，產生了兩個平行的宇宙，在其中一個平行宇宙，光子經過了左邊的狹縫，而在另一個平行宇宙，光子則經過了右邊的狹縫，疊加態的宇宙是真實的，而每一個分裂的平行宇宙也是真實的，光子始終是一個個地經過其中一道狹縫。這樣物理世界的實在性被保留了。

然而對於大多數物理學家和普通人們來說，這個假說比哥本哈根詮釋更加瘋狂！「我不相信我瞟一眼就使宇宙產生分裂……」所以在很長時間裡，這一假說並沒有被廣泛接受。那麼作為一個物理理論的詮釋，這個假說可以被實驗驗證嗎？很遺憾：不可以。因為這個理論指出，當兩個平行宇宙分裂開以後彼此就沒有任何關聯了，它們就像兩根平行線，不再產生任何交集。

也就是說，它是一個無法驗證的假說……雖然它是一位物理學博士提出的，但它其實不符合科學理論的標準，因為它不具備可證偽性。

一不小心就寫得太長了……但我覺得這是最重要的平行宇宙假說，所以下面的我就儘量從簡了。

不可觀測宇宙的平行世界

這是基於兩個事實提出來的：1、宇宙正在膨脹，2、光速是個有限的值。因此，就在我們所處的宇宙中就存在了一個可觀測宇宙和一個不可觀測的宇宙，但它們共同構成了我們所處的宇宙。我們的可觀測宇宙是指我們所能看到的最遠的距離構成的一個以我們為中心的球體，它的半徑大約是光行距離138億光年，而由於宇宙的膨脹，它現在的實際半徑已經膨脹到了大約465億光年。對於465億光年外的宇宙，目前是不可觀測的，它跟我們沒有任何交集。而根據我們的可觀測宇宙半徑，我們還可以把我們的宇宙劃分成n個互相沒有交集的小宇宙。

由於是同一個宇宙，因此我們擁有一樣的物理規律，而又由於宇宙各向同性，因此當宇宙足夠大，能劃分出足夠多的小宇宙後，就存在一種可能，在某一個小宇宙裡的粒子排列剛好與我們的可觀測宇宙一樣，這樣，兩個一模一樣的小宇宙就產生了。在那個小宇宙裡，很可能進化出一個一模一樣的你……但是他跟你卻沒有任何關係……

不過由於我們的宇宙的大小是有限的，它不可能擁有無限多的小宇宙，所以在如此宏觀的尺度下擁有完全一樣的粒子排列的可能性基本為0。

另外，由於光速的限制，這樣的小宇宙也是不可觀測的，也就是不可證實的……

能量守恆下的負能量宇宙

能量守恆是一條亙古不變的物理定律，但它帶來了一個終極問題：我們的宇宙是怎麼來的？我們的宇宙充滿了能量，而它又是在有限的時間內誕生的，那麼它的能量是怎麼產生的？

根據量子力學，真空中可以隨機產生虛粒子對，它們一般是產生後就隨即湮滅了。但存在一種可能，兩個虛粒子被分開到足夠大的距離，理論上當虛粒子對被分開到超過它們的一倍波長的距離時，它們就不會再湮滅了，當虛粒子對無法湮滅時就會變成實粒子。因此，有人指出很可能當初就產生了兩個大爆炸奇點，它們在一個巨大的能量漲落中產生，由於某種未知的原因瞬間分開了，沒有隨即湮滅，因此它們分別擁有了正能量和負能量，隨後各自膨脹為一個宏觀的宇宙。這樣，就可能在形成我們的宇宙的同時，產生了一個全是負能量的平行宇宙，裡面就可能有一個負能量的你……

但是很顯然，這樣的一個負能量宇宙也是不可觀測的，因為當你觀測到的那一刻就意味著毀滅……

時光倒流的世界——白洞的宇宙

在卡爾·史瓦西提出黑洞幾十年後，有人提出了可能存在一種與黑洞相反的天體——白洞。根據廣義相對論，黑洞是只能進不能出，白洞則只能出不能進。然而科學家卻找不到白洞自然形成的機制，它不像黑洞可以通過天體坍縮產生。於是有人腦洞大開提出黑洞的另一頭很可能連接著一個白洞，而兩者通過蟲洞相連，黑洞吸進去，從白洞噴出來。

然而按照廣義相對論，黑洞的邊界——視界面是一個單向膜，當越過了視界，黑洞裡的時空就發生逆轉了，所有落入黑洞的物體將從沿空間方向落入黑洞變成沿時間方向落向奇點。也就是說物質落向黑洞奇點的過程是一個順時過程，而與之相反，白洞從奇點噴出物質的過程則變成一個逆時過程，這有點不符合我們的物理規律，因為我們的宇宙時間具有明顯的單向性，不存在逆過程。於是有人繼續腦洞大開提出白洞所在的是另一個宇宙，那個宇宙的時間是逆著走的……

不過這樣一個宇宙也許不能叫平行宇宙，而應該叫鏡像宇宙吧，畢竟它連時間方向都是反的……

對於這樣的一個宇宙，什麼都不要問，問就是不可證偽……

終極理論下的平行時空

在追求統一的過程中，誕生了一種奇怪的理論，稱為弦理論，通過增加空間維度，科學家可以把更多的相互作用納入到同一個理論裡面。從弦理論發展到超弦理論後，科學家在十維時空下統一了自然界的四種相互作用，但是他們一共發現了5種不同的超弦理論，而且它們好像都對。後來物理學家愛德華·威騰通過額外再增加一個空間維度，使5種超弦理論統一在一起。

但很快有人發現了問題，在增加了一個空間維度後，空間變成了十維，然而偶數維的空間無法導出手徵性，這與現實世界不符……

後來還是威騰自己想到了解決辦法，很簡單：「解釋不通，穿越時空；腦洞不夠，平行宇宙。」沒錯，他搬出了平行宇宙！通過把第十個空間維度定義為連接兩個九維空間的平行空間維，空間再次回到奇數維，完美的解決了手徵性問題。最終這一理論被稱為M理論，成為最有可能統一所有相互作用的終極理論。

漂浮在高維空間裡的三維膜

一開始，弦理論的高維空間是蜷縮在普朗克長度下的，但隨著理論發展，由於有三種相互作用力無法脫離三維空間（僅引力能穿透到高維空間），因此，高維空間即使是宏觀的我們可能也看不到，因為我們日常的觀測手段被鎖死在三維空間裡了……

這樣，一個宏觀的高維空間就可能存在了，而我們可見的宇宙則可能只是一片漂浮在高維空間裡的三維空間膜。那麼憑什麼認為這個高維空間裡只有一片三維膜呢？又一個腦洞出現了：在這個高維空間裡，可能漂浮著無數的三維膜宇宙，而與之前的平行宇宙不同，這些漂浮的三維膜是有可能相撞的（有理論認為正是這種相撞產生了宇宙大爆炸），即使不相撞，兩個三維膜上的物質也能產生引力相互作用，而這些引力相互作用在我們的宇宙中理論上是能觀測到的。（有人認為這能解釋暗物質問題）

由於可以存在無限多的三維膜宇宙，因此也就有可能存在一個排列組合與我們的宇宙一模一樣的宇宙，存在另一個你的平行宇宙又出現了……但跟前面的小宇宙一樣，這個平行宇宙的「你」跟你其實沒有半毛錢關係。

宇宙不是唯一？——泡泡宇宙

前面的所有平行宇宙其實可以認為都來自一個共同的大宇宙，因為它們有共同的起源。但有人提出宇宙可能根本不只有一個，而是有無數個，每一個有不同的物理規律，不同的演化過程。有的可能根本沒膨脹，有的可能暴脹不止；有的可能只有一種力，有的可能有八種……反正就是民科名言：一切皆有可能！

既然有無數個各種各樣的宇宙，出現兩個各種排列組合一樣一樣的宇宙自然也是有可能的……

不知不覺寫了好幾千字，完全超出了原計劃……本考慮要不要分兩篇發，想想還是算了，分開了不好。看完這麼多的平行宇宙你有什麼感想？或者你還知道哪些平行宇宙假說？可以留言討論一下。（^_^）