如果遇到了來自其他宇宙的外星人,那我們該做些什麼?

如果平行宇宙或多元宇宙真的存在，也許有一天我們會遇到來自其他宇宙的訪客。下面是那時我們該做些什麼。

圖解:如果外星人飛船來拜訪我們的宇宙，我們一定會產生許多問題，關於他們的存在，或它們是否會對我們的文明造成威脅，對此我們必須謹慎。

我們把許多我們居住宇宙固有存在的東西視作理所當然，很少去思考物理定律本身是什麼，基本常數為什麼是它們現在的值，為什麼物質比反物質更優先存在。我們的宇宙有一些基本性質，如果這些性質與現在不同，我們居住的宇宙也將是全然不同於現在的樣子。

但是，我們的宇宙也許不是唯一存在的宇宙。事實上，有許多令人信服的理由都證明我們的宇宙只不過是眾多共同組成更大的多元宇宙中的一個。如果這是真的，那麼在其它宇宙中不僅可能存在生命，一些生命也許擁有超越我們的智慧和技術，但這些生命的存在由不同於我們的定律控制，即使他們對我們是友好的，遇見他們也可能導致一場災難。下面是如何應用物理知識來確保我們的生存。

圖解：在CP對稱變換中，粒子變換為對應反粒子的鏡像。大型強子對撞機協同實驗中，對D0介子（圖示為右邊的大球）和它對應的反物質，反-D0介子（圖示為左邊的大球）的衰變觀測發現了違反CP對稱的現象。當發生變換時，粒子分別衰變為其他的更小的粒子（更小的球），對粲粒子的觀察中第一次發現了這種不對稱變換。（歐洲核子研究中心）

如果我們看到有人突然憑空出現，首先要擔心的也許是他會不會由反物質而不是物質組成。發生這種情況不必要違反我們的物理定律，他們只需要使在我們宇宙中傾向於產生更多物質的宇宙過程翻轉，產生更多的反物質即可。如果天平傾向我們的另一邊，我們也不會有所察覺。

圖解：CP對稱中粒子在變換為反粒子的同時反映為鏡像。如果翻轉-鏡像衰變結果與正常的衰變不同，則發生CP破壞。如果發生CP破壞，那麼被稱為T的時間反演對稱性也將被破壞。在我們現有的物理定律中， C, P, T共同組成的聯合變換在包含所有種類的允許、禁阻的相互作用中嚴格成立。（伊桑·西格爾/《超越銀河系》）

但是沒有關係，物質或反物質存在超越簡單符號法則的物理標誌。在我們的宇宙中，某一介子（中性複合粒子）包含奇異夸克、魅夸克或底夸克可能自發的轉變成它對應的反物質，從夸克轉換成反夸克，反之亦然。如果我們詢問外星人他們的CP破壞測量條件，就可以立刻知道他們是由物質還是反物質組成。如果我們實在想要確定答案，可以向他們扔一顆蘋果，如果蘋果在他的外殼湮沒，那他一定是由反物質組成。

圖解：在不存在磁場的條件下，同一原子軌道不同態的能級相同（L）。存在磁場的條件下，根據塞曼效應發生態裂分（R）。原子、分子能級的不同值與宇宙的基本常數高度相關。如果不同宇宙間的基本常數不同，我們就可以根據某人的吸收和發射光譜來確認他來自哪個特定宇宙。

如果外星人所在宇宙的基本常數與我們的不同會發生什麼？如果是這樣，那些宇宙中的物質將與我們宇宙中的物質有不同的表現。改變粒子的質量或相互作用力的強弱，物質本身的性質將會發生改變。即使是那些我們認為與我們宇宙很少相關的粒子的質量被改變，比如頂夸克，也將對質子的質量產生影響。如果基本常數發生改變，那麼原子和分子的性質也將會不同。原子躍遷將發生微弱（或顯著）的變化，現在氫原子吸收或發射的波長將不再會發生吸收或發射。只是觀察他們外殼反射或吸收、發射太陽光的光譜會告訴我們他們的物理常數與我們的是否相同。

圖解：太陽光的可見波長光譜可以幫助我們了解太陽的溫度、離子化反應和太陽的組成元素豐度。太陽光譜中又長又粗的線條代表氫元素和氦元素，其他的線條各代表一種重元素。如果有人來自另一個宇宙，組成他的原子和分子會有特定的吸收和發射信號，這些信號可能同地球上的有所不同。（奈傑爾·夏普，美國國家光學天文臺/基特峰國家太陽觀測臺/大學天文研究協會/美國國家科學基金會）

但是如果外星人與我們存在更基礎的差別呢？如果他們宇宙中的物理定律同我們的完全相悖呢？當然，進行物質/反物質，基本常數的測試是很重要的，但這些測試並不能完全描述全異的宇宙間的區別。

比如說，外星人宇宙中可能存在與我們不同的基本力、粒子和相互作用。他們也許由一些類似物質、反物質甚至某種全新的材料組成。如果他們已經掌握了宇宙間的旅行技術，那麼很有可能他們知道比我們更多的基本物理知識。或許我們向外星人分享我們所知的，他們也會同我們分享他們的知識進而取代我們的認知？

圖解:粒子物理的標準模型可以解釋四種基本力中的三種（除了重力）、全部已被發現的粒子和粒子間的所有相互作用。通過對撞機實驗能否再發現地球上的其他粒子或相互作用是一個存在爭論的話題，這些定律和法則是否適用於其他宇宙現在依然還是未知。（現代物理教育項目/美國能源部/美國國家科學基金會/勞倫斯伯克利國家實驗室）

我們發現的四種基本力在更高的能量下可以統一成一種嗎？我們已經知道電磁相互作用力和弱相互作用力在一定溫度（10^18 K）下可以統一，在更高的溫度下強相互作用力或者萬有引力也能會統一。

那麼在其他宇宙中又是怎樣的呢？即使其他宇宙中的基本作用力同我們相同，相互作用力間的統一或裂分規律也同我們一樣嗎？其它宇宙中的統一破壞發生溫度同我們的相同還是不同？這些基本問題可能使粒子遵循的規律產生巨大的不同，在我們與外星人的致命接觸發生之前，我們需要知道問題的答案。

圖解：統一的觀點認為，標準模型中的三種力，甚至還包括有重力，在更高的能量下將會統一在一個框架中。這個強而有力的觀點吸引了許多人進行研究，但仍是一個未能被證實的推測。但是，許多物理學家相信這是一個重要的了解自然的途徑，而且這個觀點催生了一些有趣的可被檢測的預言。甚至這個結論在一些宇宙中使用而在另一些中不適應。（ ABCC AUSTRALIA 2015 NEW-PHYSICS.COM）

外星人是同我們一樣的三維生物還是活在不同維度？

如果外星人像我們的上帝一樣——擁有比光還快的瞬間移動能力，可以接觸到我們身體內部讓我們的內部器官重新排列，將我們拉出我們認知為存在的空間（進入更高的維度）——那麼他們似乎可以到達四維或更高維度的空間，不同於我們一致的三維空間。另一方面，如果他們存在於二維或更低維度的空間，我們則將對他們扮演類似上帝的角色。我們宇宙的維數非常有限而且經過準確測量，但我們仍不知道其他宇宙中的維度。

圖解：如果存在更高的維度，它們在尺寸上必定非常小。即使是允許範圍的最大值，在大型強子對撞機創造的黑洞的衰變時間仍不到一秒。但如果真的存在其他維度，進入我們的三維宇宙，通過第四空間維度穿越，再次進入時空中完全不相關的一點將成為可能。如果其它宇宙中生命佔有的空間維度不是3，我們也能夠發現。（今日費米實驗室）

其他宇宙中質量的意義同我們宇宙中的意義相同嗎？我們有一個大膽的方法來檢驗：通過愛因斯坦等效原理。如果對一個有質量的物體施加力，根據牛頓第二定律F=ma它將會產生加速度。

另一方面，如果你觀察引力對一個有質量的物體的作用，它將會產生一個直接同物體質量相關的引力。在牛頓學說中引力表述為：F=GMm/r2，兩個公式中m可以互換（廣義相對論中情況更為複雜，空間是彎曲的，曲率產生加速度，但引力仍然同m成正比）。

圖解：證明愛因斯坦的等效原理的一個例證是在加速火箭（左）和地球（右）上小球都會落向地板。雖然測量重力加速度和其他種加速度在單個點上沒有表現出差別，但運動路徑測量多個點將會產生區分，因為周圍時空的重力梯度並不均勻。（維基共享用戶馬庫斯·博塞爾，PBROK13修改）

但是這兩種質量——F=ma中的慣性質量和引力質量——在所有宇宙中相同嗎？或許在其它宇宙中他們是非等價的？

如果是這樣的話，就意味著在這兩種不同的加速度間存在基本的區別。比如火箭產生的推力，可能通過宇宙使運動產生不同的變化，而不只是像在引力的影響下僅產生加速。引力和非引力產生的兩種質量和加速度在我們的宇宙中被認為幾乎完全相同，但我們不知道在其他宇宙中是否仍是如此。畢竟任何不被禁止的不同都可能不同。

圖解：在一個空的、空白的3D網格，放入一個有質量的物體將使直線產生特定量的彎曲。在廣義相對論中，我們認為時間和空間是連續的，但所有種類的能量，包括但不限於質量，將導致時空的彎曲。如果引力產生的加速度不同於慣性加速度，將會破壞等效原則。（克里斯多福·維塔萊，網絡和普瑞斯特學院）

當然，如果我們能做的只有寄出一條信息，那麼最好發送一些簡短且容易理解的信息。我們也許只要告訴他們「這個宇宙中包含電子」，然後傳遞給他們這句話的含義。如果我們同他們分享電子的電荷量，電子和原子核如何形成原子，原子躍遷產生的波長，不同基本粒子複合粒子的質量比，再加上一點有關CP破壞的信息，他們會立刻明白他們的規律和法則是否同我們的相同。

同這樣一個外星人進行物理接觸是否安全呢？假設他們已經掌握了宇宙間旅行的技術，那他們也將知道問題的答案。但是我們必須告訴他們我們知道的。如果這是不安全的，我們需要告訴他們信息，然後在我們做其他事情之前自己發現這種危險性。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

FY: 南北角

作者: Ethan Siegel

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