什麼是平行宇宙?它和多重宇宙有何區別?

2020-12-04 天文在線

嚴格的講,在天文學名詞中並沒有「平行宇宙」一詞,它被叫做「多重宇宙」。多重宇宙中的不同宇宙可被稱為「平行宇宙」。目前這種理論在物理學裡只是尚未被證實的一種假說,但量子論中的一些方程式可以描述它,如薛丁格貓。本文將粗略講解下多重宇宙。

多元宇宙(多重宇宙)是一個由多個宇宙組成的假說群體,包括人類賴以生存的宇宙。這些宇宙共同組成了所有存在的一切:整個空間、時間、物質、能量、物理定律和描述它們的物理常數。多元宇宙中的不同宇宙被稱為「平行宇宙」、「其他宇宙」或「另類宇宙」。

概念的歷史

最早提出這個概念的是艾薩克·牛頓,在他的著作《OpTikes(1704)》中,提出了多元宇宙的概念:

「由於空間在無窮遠處是可分的,物質不一定在所有地方都是可分的,所以也可以允許上帝創造出大小和數字的物質粒子,並且可以創造出若干比例的空間,也可能具有不同密度和力的物質粒子,從而改變自然法則,並在宇宙的多個部分製造出幾種不同的世界。至少,我在這一切中都沒有看到矛盾。」

1952年,在都柏林,埃爾溫·薛丁格(Erwin Schrdinger)作了一次演講,他開玩笑地警告聽眾,他要說的話「似乎很瘋狂」。他說,當他的方程式似乎描述了幾個不同的歷史時,這些「不是可供選擇的事物,而是所有這些都是同時發生的」。

死與生:薛丁格的貓,Photo: ALAMY

簡要說明

多重宇宙的結構,其中每個宇宙的性質,以及這些宇宙之間的關係,從一個多重宇宙假說到另一個都有所不同。

在宇宙學、物理學、天文學、宗教、哲學、超個人心理學和文學,特別是在科幻小說和幻想中,已經假設了多個宇宙。在這些語境中,平行宇宙也被稱為「更替宇宙」、「量子宇宙」、「互穿維度」、「平行維度」、「平行世界」、「平行現實」、「量子現實」、「替代現實」、「交替時間線」、「交替維度」和「維度」。

物理學界繼續討論多元宇宙的假說。著名物理學家對是否存在其他宇宙一支存在著分歧。

一些物理學家說,多重宇宙不是科學探究的合法話題。有人擔心,試圖將多重宇宙排除在實驗驗證之外是否會削弱公眾對科學的信心,並最終損害基礎物理學的研究。有些人認為多元宇宙是一種哲學而不是科學假說,因為它不能被證偽。通過科學實驗來反駁理論的能力一直是公認的科學方法的一部分。保羅·斯坦哈特(Paul Steinhardt)有一句名言,如果理論提供了所有可能的結果,那麼任何實驗都無法排除理論。

2007年,諾貝爾獎獲得者史蒂文·溫伯格(Steven Weinberg)提出,如果存在多元宇宙,那麼「對於我們在大爆炸中觀察到的標準模型的夸克質量和其他常數的精確值找到合理的解釋的希望是註定的,因為它們的值將是我們生活的多重宇宙中意外的特定部分。「

給我證據

大約在2010年,Stephen M. Feeney等科學家分析了威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)的數據並聲稱找到證據表明我們的宇宙在遙遠的過去與其他(平行)宇宙發生過碰撞。然而,對WMAP和普朗克衛星的數據進行更徹底的分析(其解析度是WMAP的3倍)時,並沒有發現任何統計上顯著的證據證明這種泡沫宇宙發生過碰撞。此外,沒有證據表明其他宇宙對我們有引力作用。

「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,圖:由K1234567890y製作

多元宇宙理論的爭論

作者兼宇宙學家保羅·戴維斯(Paul Davies)在2003年《紐約時報》(New York Times)的一篇評論文章《多元宇宙的簡史》(A Brief History of Multiverse)中提出了各種觀點,認為多元宇宙理論是非科學的:

「首先,如何測試其他宇宙的存在?毫無疑問,所有的宇宙學家都承認宇宙中有些區域超出了我們的望遠鏡所能到達的範圍,但是在它之間的滑坡上,以及存在無數宇宙的觀點上,可信度都達到了極限。當一個人滑下那個斜坡時,越來越多的人必須接受信仰,越來越少的人開始接受科學的驗證。因此,極端多元宇宙的解釋令人聯想到神學的討論。的確,調用無限的看不見的宇宙來解釋我們看到的宇宙的不同尋常的特徵就像調用一個看不見的造物主一樣。多元宇宙理論可以用科學語言來裝扮,但本質上需要同樣的信仰飛躍。」

- Paul Davies,《紐約時報》,《多元宇宙簡史》

在2011年8月喬治·埃利斯(George Ellis)發表了一篇文章,對多元宇宙進行了批判,並指出它不是傳統的科學理論。他承認,多元宇宙被認為遠遠超出了宇宙論的範圍。他強調,理論是如此遙遠,以至於不可能找到任何證據。埃利斯還解釋說,一些理論家並不認為缺乏經驗可測性可證偽性是一個主要問題,但他反對這種思路:

「許多討論多重宇宙的物理學家,尤其是弦論地景(String theory landscape)的倡導者,並不太關心平行宇宙的本身。對他們來說,反對多元宇宙作為一個概念是不重要的。他們的理論基於內部的一致性生存或死亡的,人們都希望能夠看到,最終的實驗室測試結果。」

埃利斯說,科學家已經提出多元宇宙的概念作為解釋存在本質的一種方式。他指出,它最終使這些問題沒有得到解決,因為它是一個形上學的問題,無法通過經驗科學來解決。他認為觀測測試是科學的核心,不應放棄:

「儘管我對此持懷疑態度,但我認為對多重宇宙的冥想是一個極好的機會來反思科學的本質和存在的最終本質:我們為什麼在這裡……看到這個概念,我們需要一個開放的頭腦,雖然不太開放。這是一條微妙的道路。平行宇宙可能存在,也可能不存在;這種情況未被證實。我們將不得不忍受這種不確定性。基於科學的哲學思辨沒有任何問題,這是多元宇宙的建議。 但我們應該將它命名為它。」

- George Ellis,科學美國人,「多元宇宙真的存在嗎?」

薛丁格貓,開盒的一刻世界分裂。在這種解釋中,每一個事件都是一個分支點。圖:Christian Schirm

參考資料

1.WJ百科-英文版本(Multiverse)

2.天文學名詞

3.Erwin Schrdinger and the Quantum Revolution by John Gribbin: review

本文由天文在線原創,歡迎關注,帶你一起長知識!

相關焦點

  • 宇宙五大奇異現象多重宇宙假說和平行宇宙
    關於我們所理解中的平行世界的多重宇宙論,而更多的時候關於此種理論被我們大多數普通人成為,多重宇宙或者平行宇宙,而或許會有一部分人把這兩個概念稱為不同名稱的同概念,但事實上,多重宇宙與平行宇宙完全不是一個概念的意思。
  • 宇宙外面是什麼?平行宇宙、多維宇宙還是多重宇宙?還有更奇葩的
    更大的成就是他發現了哈勃紅移現象和哈勃定律,正是通過他的發現,才確認了宇宙的大爆炸起源說以及宇宙的膨脹學說。通過後來科學家們測算了更為精確的哈勃常數後,宇宙的年齡以及可觀測直徑也被算了出來。那麼問題來了,既然宇宙是有限的,那麼宇宙外面是什麼?無人可以解答,早已超過人類的認知範圍,可能永遠也無法得出真正的答案。但是人類有超過芸芸眾生的想像力,於是就有了其他理論,比如平行宇宙、多維宇宙、多重宇宙等等理論。
  • 宇宙是無限的?那「多重宇宙」該作何解釋
    關於宇宙是不是無限的是這個問題其實是有爭論的。按照大爆炸理論,宇宙從一個奇點爆發而來,並不斷演化和膨脹。誠然宇宙非常之大,而且一直以超光速在膨脹。也正因為宇宙是不斷膨脹的,所以理論上是應該有邊界的,只是這個邊界我們好觀測不到罷了。
  • 睡眠是進入平行宇宙的通道,夢境來自於多重宇宙的真實生活?
    夢是什麼?按照科學的說法,夢是一種精神現象,是人睡著之後見到的影像、聽到的聲音,以及進行的思考和感受到的感覺的總合,通常來源於大腦的記憶和潛意識所產生的幻想。俗話說,日有所思夜有所夢。很多時候人們做的夢確實有一部分是來自於對於現實生活的影射。但很多時候,我們做的夢千奇百怪,針織光怪陸離,讓人很難將其與現實生活的實際情景聯繫到一起。那麼,夢境除了科學能夠解釋的部分之外,還有沒有其他造成夢境的可能呢?筆者相信,人類的夢境很可能有一部分是來源於多重宇宙的。
  • 宇宙在不斷分裂?它可能只是量子多重宇宙的一支!
    儘管哥本哈根詮釋可以作出與實驗一致的預測,但它會導致一系列概念層面上的疑難。究竟什麼是「測量」?為何它會把系統從疊加態變成一個確定態?如果是一條狗或是一隻蒼蠅來觀察也會引起這種狀態的改變嗎?如果空氣中的一個分子與系統發生相互作用又會如何呢?這種情況每時每刻都在發生,但我們通常卻不把它視為一種可以影響系統結果的測量。抑或是人對系統狀態有意識的觀察具備什麼特殊的物理意義?
  • 平行宇宙(二)
    從鳥的視點來講,多重宇宙要簡單的多。   而抱怨該理論太奇怪的人出發點多半來自審美上而非科學上。然而這種看法只有在亞裡斯多德派中才有意義。我們期待著什麼?當我們提出「現實的本源是什麼」如此意義深遠的問題時,難道我們僅期待一個聽起來不那麼奇怪的答案?進化賦予我們對日常生活中物理現象的直覺,然而它僅對我們遠古的祖先有用。現在,當我們遨遊於遠超日常物理的世界,我們應當預見到它們也許會很奇怪。
  • 宇宙中真的有很多個自己嗎,多重宇宙到底有沒有存在的可能性
    戴維斯和加德納都抱怨多重宇宙的概念太過鋪張,曾經寫道,假設只有一個宇宙,一個造物主的理論,顯然要比假設有1萬個宇宙的理論簡單無數倍,可信無數倍。但真的是這樣嗎?我們的宇宙是在一次大爆炸中產生的,正如加拿大哲學家約翰萊斯利所指出,假如創造宇宙的裝置上貼著粉裝置指印行一次的標籤,那倒反而顯得太離奇了。列印出一整列數字的電腦程式,肯定要比一個只列印出一個漫長數字的電腦程式來的簡單!
  • 多重宇宙是什麼?宇宙的排列順序是什麼?竟然像圖書館一樣
    第一次聽到平行宇宙的觀點時,人們會認為平行宇宙是肩並肩平行排列在一起的,那些與我們的宇宙非常相似的宇宙離我們很近(在我們的「 隔壁」),那些與我們的宇宙存在差異的宇宙,會隨著你遠離我們自己的時間軸的「移動」(無論此處的移動是什麼意思),即在時間中的「橫向」移動,而越來越不同,人們持有這種觀點也是人之常情
  • 什麼是平行宇宙?它是否真的存在於我們現實之中
    嚴格的講,在天文學名詞中並沒有「平行宇宙」一詞,它被叫做「多重宇宙」。多重宇宙中的不同宇宙可被稱為「平行宇宙」。目前這種理論在物理學裡只是尚未被證實的一種假說,但量子論中的一些方程式可以描述它,如薛丁格貓。本文將粗略講解下多重宇宙。
  • 平行宇宙,多重宇宙,我們還存在於另一個世界之中嗎?
    現在說到了平行宇宙理論。「平行宇宙」是假設的與一個宇宙自身共存的獨立現實。具體的一組平行宇宙就叫做多重宇宙。一、無限數這種理論認為可能有不定量的宇宙同時存在,並且這些宇宙仍然在不斷擴大甚至倍增。因為不是所有的膨脹空間都同時衰退,不同的衰退速率提供了特殊的關鍵,使得多重宇宙能夠無窮無盡的形成。多重宇宙(不僅僅是平行宇宙)的概念並非與我們的想法不可兼容。根據一些科學家的理論,時間不是線形的,不存在過去、現在、未來,一切都在不同的維度裡同時發生。
  • 雙魚玉佩有複製能力?宇宙被平行複製,和彭加木有何關係?
    雙魚玉佩有複製能力?宇宙被平行複製,和彭加木有何關係?彭加木是我國的一位科學家,在上個世紀的時候,他進入羅布泊地區之後就再也找尋不到它的身影,在羅布泊地區的失蹤,也讓彭加木隨身攜帶的雙魚玉佩成為了中國十大未解之謎之首,其實這個雙魚玉佩和彭加木的失蹤並沒有關係,但是,隨著我們對於宇宙和其他時空的了解越來越多的失蹤,或許和雙魚玉佩有著密不可分的關係,雖然聽起來有些荒誕,但是聽完科學家的解釋之後,也覺得似乎有些道理,雖然是平行宇宙這些只屬於一個猜測的階段
  • 復聯4上映前你必須了解它:「多重現實」和「平行宇宙」冷知識!
    如果是這樣的話,那麼漫威影業將失去了接著拍單個超級英雄獨立電影的很多機會和圈錢資本,單從這個角度來看,除非漫威宇宙重啟,否則如果不重啟的話,我相信這些復聯3中戰敗的超級英雄們會回來的!既然說到了消失的超級英雄們,我們就該猜測一下了,這個劇情走向雖然不能僅僅通過預告片看出些什麼,但我們可以看出一部分。
  • 多重宇宙可能存在的10個理由
    畢竟,假如多重宇宙真的存在,那麼在每一個宇宙中都會有另一個版本的自己、在每次面臨抉擇時做了另一種決定,大到和誰結婚、在哪裡居住,小到給頭髮染了什麼顏色、午飯吃什麼等等。那麼,我們是否真的生活在多重宇宙中呢?目前暫時還無法確定。但有10點理由說明,我們也許真的應該對這一設想多加重視。
  • 多重宇宙是什麼?它們存在嗎?
    自從人類認識到我們的宇宙是有一個起點的,難免不會想到可能會存在其他的宇宙。於是就誕生了許多關於多重宇宙的猜測。這些猜想都有一定的數學依據,但大多數猜想還缺乏實驗和觀測的證實。這就導致從現在起,那裡發出的光是無法到達我們地球的(之所以我們現在能看到,那是由於100多億年前宇宙還沒有現在這麼大)。所以,我們能夠觀測的宇宙是有限的,而且由於宇宙膨脹的原因,星系間的距離會越來越遠,我們能夠觀測到的宇宙物質會越來越少。這些多重宇宙就在我們能夠觀測到的宇宙之外的地方。由於是同一個奇點爆炸產生的宇宙,所以,它們的物理定律和我們可觀測宇宙是一樣的。
  • 如此巨大的宇宙從何而來?和宇宙之外的世界相比,它可能很小
    宇宙,簡簡單單的兩個字卻蘊含了無盡的奧秘。在大多數人的心目中,宇宙是充滿神秘色彩的,而宇宙的神秘在很大程度上來源於它的「大」。宇宙有多大?讓我們以人類的視角來仰望宇宙。可是在我們看來無比廣闊的太陽系只是銀河系中的一個小點,位於銀河系獵戶座旋臂之上,像太陽這樣的恆星,銀河系有多達1000億顆以上,而銀河系的直徑更是達到了16萬光年。巨大的宇宙從何而來?直徑達16萬光年的龐大星系,在宇宙中不過是一葉扁舟,像銀河系這樣的星系,保守估計宇宙中至少有上萬億個。怎樣的空間才能夠容納下如此眾多的星系?宇宙有多大?
  • 量子糾纏與平行宇宙有關聯嗎?
    量子理論一直受到一些人的質疑,甚至把它往玄幻和神秘上發揮。比如有人就提出什麼量子糾纏可以推導出什麼「平衡宇宙」,由此而引出人類沒有真正意義上的死亡的所謂「結論」。其實這都是無稽之談,荒唐透頂。量子糾纏沒有推斷出所謂「平衡宇宙」,這個題目本身就是五穀不分張冠李戴。
  • 什麼是平行宇宙?它真的存在麼?四層平行宇宙理論都是什麼?
    其實很簡單我們一般所說的宇宙其實指的是可觀測宇宙,而可觀測宇宙大概是直徑900億光年這麼一個球形範圍,那這個直徑900億光年的球形範圍之外算什麼?又有多大?最近科學家也發現了這個可觀測宇宙之外的這個空間大到了我們難以想像的地步,所以這個視界之外的超巨大空間就被看作為是第一層平行宇宙。你可能會說不對吧,平行宇宙那是什麼?
  • 什麼是平行宇宙?它真的存在麼?四層平行宇宙理論都是什麼?
    我知道尋常人看來這理論就是鬼扯,畢竟在很長的一段時間這都不可證偽,雖然我理解不了這個理論,但是量子力學的理論我也理解不了,而它就是真實存在的,也許在很多人看來這篇文章就像科幻小說一樣,但我一直都認為空間思維是一個很重要的能力,所以不論它存不存在,我相信這篇文章對於我們思考能力都有幫助,關於平行宇宙,現在比較靠譜的平行宇宙的理論是根據泰格馬克的《穿越平行宇宙》這本書的描述,平行宇宙大概分為四層,那麼讓我們開始這次平行宇宙的旅行吧
  • 多重宇宙可能存在的10個理由:「現實」可能有無窮多
    但在此之後的數十年間,艾弗雷特的多重宇宙理念在物理學界逐漸為人所認可。不僅如此,「多重宇宙」還開始在科幻作品中頻頻出現,成為了流行文化的高頻詞,就連對量子理論一無所知的普通人也開始對其幻想連連。畢竟,假如多重宇宙真的存在,那麼在每一個宇宙中都會有另一個版本的自己、在每次面臨抉擇時做了另一種決定,大到和誰結婚、在哪裡居住,小到給頭髮染了什麼顏色、午飯吃什麼等等。
  • 宇宙之外是什麼?暴漲理論揭示「多重宇宙」的奧秘!
    這有可能只是,一個大得多的東西的,一個大得多的東西的?宇宙學的發展已經經歷了漫長的道路,現在我們已有有力證據表明真正的宇宙,一個完整的宇宙,比這要大的多。大家可能都會去問這個問題,這個物體邊界的外面是什麼呢,在宇宙大爆炸前又是什麼呢 ?