平行宇宙是否存在？

　　平行宇宙是科幻電影中經(jīng)常提出的一種概念，那么平行宇宙是否真的存在呢？我們?cè)谟钪嬷惺欠窨梢哉业揭恍┢叫杏钪娲嬖诘淖C據(jù)呢？或許在我們的身邊就有一些事情可以間接的證明平行宇宙真的存在。以下是小編幫大家整理的平行宇宙是否存在？歡迎大家分享。

　　基本概要

　　平行宇宙是指從某個(gè)宇宙中分離出來(lái)，與原宇宙平行存在著的既相似又不同的其他宇宙。在這些宇宙中，也有和我們的宇宙以相同的條件誕生的宇宙，還有可能存在著和人類居住的星球相同的、或是具有相同歷史的行星，也可能存在著跟人類完全相同的人。同時(shí)，在這些不同的宇宙里，事物的發(fā)展會(huì)有不同的結(jié)果：在我們的宇宙中已經(jīng)滅絕的物種在另一個(gè)宇宙中可能正在不斷進(jìn)化，生生不息。

　　平行作用力的平行宇宙，對(duì)立人類的萬(wàn)有引力星球宇宙，平行作用力既不重合，也不相交，可謂“井水不犯河水”，導(dǎo)致純基本粒子宇宙，與人類的萬(wàn)有引力宇宙純星球剛好對(duì)立。

　　有學(xué)者描述平行宇宙時(shí)用了這樣的比喻，它們可能處于同一空間體系，平行作用力平行運(yùn)動(dòng)，就好像同在一條鐵路線上疾馳的先后兩列火車；它們有可能處于同一時(shí)間體系，但空間體系不同，就好像同時(shí)行駛在立交橋上下兩層通道中的小汽車。

　　提出背景

　　平行宇宙的概念，并不是因?yàn)闀r(shí)間旅行悖論提出來(lái)的，它是來(lái)自量子力學(xué)，因?yàn)榱孔恿�學(xué)有一個(gè)不確定性，就是量子的不確定性。平行宇宙概念的提出，得益于現(xiàn)代量子力學(xué)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

　　在20世紀(jì)50年代，有的物理學(xué)家在觀察量子的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)每次觀察的量子狀態(tài)都不相同。而由于宇宙空間的所有物質(zhì)都是由量子組成，所以這些科學(xué)家推測(cè)既然每個(gè)量子都有不同的狀態(tài)，那么宇宙也有可能并不只是一個(gè)，而是由多個(gè)類似的宇宙組成。

　　哥本哈根解釋

　　從20世紀(jì)20年代起，許多物理學(xué)家都認(rèn)為量子力學(xué)中，微觀粒子的狀態(tài)用波函數(shù)（Wave function）來(lái)描述。當(dāng)微觀粒子處于某一狀態(tài)時(shí)，它的力學(xué)量（如坐標(biāo)、動(dòng)量、角動(dòng)量、能量等）一般不具有確定的數(shù)值，而具有一系列可能值，每個(gè)可能值以一定的概率出現(xiàn)（宏觀物體處于某一狀態(tài)時(shí)，它的力學(xué)量具有確定的數(shù)值）。也就是說(shuō)，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)具有不確定性和概率性。波函數(shù)就能描述微觀粒子在空間分布的概率。

　　物理學(xué)中著名的“單電子雙縫干涉”實(shí)驗(yàn)正是微觀粒子運(yùn)動(dòng)不確定性和隨機(jī)性的體現(xiàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，單電子通過(guò)雙縫后竟然發(fā)生了干涉。在經(jīng)典力學(xué)看來(lái)，電子在同一時(shí)刻只能通過(guò)一條縫，它不可能同時(shí)通過(guò)兩條縫并發(fā)生干涉；而根據(jù)量子力學(xué)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是以波函數(shù)形式存在，電子有可能在同一時(shí)刻既通過(guò)這條狹縫，又通過(guò)那條狹縫，并發(fā)生干涉。但是，當(dāng)科學(xué)家試圖通過(guò)儀器測(cè)定電子究竟通過(guò)了哪條縫時(shí)，永遠(yuǎn)只會(huì)在其中的一處發(fā)現(xiàn)電子。兩個(gè)儀器也不會(huì)同時(shí)偵測(cè)到電子，電子每次只能通過(guò)一條狹縫。這看起來(lái)好像是測(cè)量者的觀測(cè)行為改變了電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這種反常的現(xiàn)象又作何解釋呢，物理學(xué)家尼爾斯·玻爾提出了著名的“哥本哈根解釋”：當(dāng)人們未觀測(cè)時(shí)，電子在兩條縫位置都有存在的概率；但是，一旦被測(cè)量了，比如說(shuō)測(cè)得該電子在左縫位置，電子有了準(zhǔn)確的位置，它在該點(diǎn)的概率為1，其他點(diǎn)的概率為0。也就是說(shuō)，該電子的波函數(shù)在被測(cè)量的瞬間“塌縮”到了該點(diǎn)。

　　玻爾把觀察者及其意識(shí)引入了量子力學(xué)，使其與微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生關(guān)系。但觀察者和“塌縮”的解釋并不十分清晰和令人信服，也受到了很多科學(xué)家的質(zhì)疑。例如，塌縮是如何發(fā)生的，是在一瞬間就發(fā)生，還是要等到光子進(jìn)入人們的眼睛并在視網(wǎng)膜上激起電脈沖信號(hào)后才開(kāi)始。

　　多世界解釋

　　那么，有沒(méi)有辦法繞過(guò)這所謂的“塌縮”和“觀測(cè)者”，從本應(yīng)研究客觀規(guī)律的物理學(xué)中剔除觀察者的主觀成分呢。

　　埃弗雷特提出了一個(gè)大膽的想法：如果波函數(shù)沒(méi)有“塌縮”，則它必定保持線性增加。也就是說(shuō)，上述實(shí)驗(yàn)中電子即使再觀測(cè)后仍然處在左/右狹縫的疊加狀態(tài)。埃弗雷特由此進(jìn)一步提出：人們的世界也是疊加的，當(dāng)電子穿過(guò)雙縫后，處于疊加態(tài)的不僅僅是電子，還包括整個(gè)的世界。也就是說(shuō)，當(dāng)電子經(jīng)過(guò)雙縫后，出現(xiàn)了兩個(gè)疊加在一起的世界，在其中的一個(gè)世界里電子穿過(guò)了左邊的狹縫，而在另一個(gè)世界里，電子則通過(guò)了右邊的狹縫。這樣，波函數(shù)就無(wú)需“塌縮”，去隨機(jī)選擇左還是右，因?yàn)樗�表現(xiàn)為兩個(gè)世界的疊加：生活在一個(gè)世界中的人們發(fā)現(xiàn)在他們那里電子通過(guò)了左邊的狹縫，而在另一個(gè)世界中，人們觀察到的電子則在右邊。以“薛定諤的貓”來(lái)說(shuō)，埃弗雷特指出兩只貓都是真實(shí)的。有一只活貓，有一只死貓，但它們位于不同的世界中。問(wèn)題并不在于盒子中的發(fā)射性原子是否衰變，而在于它既衰變又不衰變。當(dāng)觀測(cè)者向盒子里看時(shí)，波函數(shù)本身會(huì)坍塌，整個(gè)世界分裂成它自己的兩個(gè)版本。這兩個(gè)版本在其余的各個(gè)方面是完全相同的。唯一的區(qū)別在于其中一個(gè)版本中，原子衰變了，貓死了；而在另一個(gè)版本中，原子沒(méi)有衰變，貓還活著。前述所說(shuō)的“原子衰變了，貓死了；原子沒(méi)有衰變，貓還活著”這兩個(gè)世界將完全相互獨(dú)立平行地演變下去，就像兩個(gè)平行的世界一樣。量子過(guò)程造成了“兩個(gè)世界”，這就是埃弗雷特前衛(wèi)的“多世界解釋”。

　　這個(gè)解釋的優(yōu)點(diǎn)是：薛定諤方程始終成立，波函數(shù)從不塌縮，由此它簡(jiǎn)化了基本理論。它的問(wèn)題是：設(shè)想過(guò)于離奇，付出的代價(jià)是這些平行的世界全都是同樣真實(shí)的。這就難怪有人說(shuō)：“在科學(xué)史上，多世界解釋無(wú)疑是目前所提出的最大膽、最野心勃勃的理論�！�

　　發(fā)展歷程

　　思想雛形

　　公元前5世紀(jì)，德謨克利特就提出“無(wú)數(shù)世界”的概念，認(rèn)為“無(wú)數(shù)世界”是原子通過(guò)自身運(yùn)動(dòng)形成的。他說(shuō)：“原子在虛空中任意移動(dòng)著，而由于它們那種急劇、凌亂的運(yùn)動(dòng)，就彼此碰撞了，并且，在彼此碰在一起時(shí)，因?yàn)橛懈鞣N各樣的形狀，就彼此勾結(jié)起來(lái)，這樣就形成了世界及其中的事物，或毋寧說(shuō)形成了無(wú)數(shù)世界�！�

　　公元前4世紀(jì)，伊壁鳩魯表述了世界多元性的思想：“存在著無(wú)限多個(gè)世界，它們有的像我們的世界，有的不像我們的世界�！薄霸谝磺惺澜缋铮�都有我們這個(gè)世界里所見(jiàn)到的動(dòng)物、植物以及其他事物�！�

　　公元前1世紀(jì)，盧克萊修指出，在我們這個(gè)“可見(jiàn)的世界”之外還存在著“其他的世界”，居住著“其他的人類和野獸的種族�！�

　　萊布尼茨提出了他的“可能世界”的概念，設(shè)想在必然世界（可觀測(cè)的宇宙）范圍之外還存在著無(wú)窮多個(gè)“可能世界”。他認(rèn)為世界由無(wú)限的單子組合而成，單子之間沒(méi)有因果關(guān)系，而是某種前定的和諧關(guān)系，單子雖然各自獨(dú)立，但它們之間有品極高低的差異。萊布尼茲把某個(gè)現(xiàn)實(shí)事件的出現(xiàn)，例如，具體的人，闡釋為許多單子組合的結(jié)果，各種不同的組合的結(jié)果與單子中更勝一籌的單子的主導(dǎo)作用有關(guān)。這意味著世界可以有不同的樣子，任何事件都是偶發(fā)的，甚至整個(gè)宇宙也是如此。

　　正式提出

　　物理學(xué)家休·艾弗雷特三世提出了自己對(duì)量子測(cè)量問(wèn)題的想法。他指出，在量子力學(xué)中，存在多個(gè)平行的世界，在每個(gè)世界中，每次量子力學(xué)測(cè)量的結(jié)果各自不同，因此不同的歷史發(fā)生在不同的平行宇宙中。多世界解釋認(rèn)為，對(duì)測(cè)量裝置的觀察，會(huì)使得測(cè)量裝置被分解為兩個(gè)。并且在這個(gè)測(cè)量鏈上，這種分解會(huì)不斷地進(jìn)行下去。伴隨著這種分解，一定有一個(gè)完全的宇宙的復(fù)制。也就是說(shuō)，只要有一個(gè)量子測(cè)量發(fā)生，那么，每個(gè)宇宙分支，以及這個(gè)分支中的分量就會(huì)導(dǎo)致一個(gè)可能的測(cè)量結(jié)果。每個(gè)處在特殊宇宙分支中的人都會(huì)認(rèn)為，他的測(cè)量結(jié)果和所處的宇宙是唯一存在的。也就是說(shuō)，一次測(cè)量產(chǎn)生了一次新的宇宙。這些各自不同的新宇宙，除非完全相同，否則絕無(wú)重合的可能。這一理論的發(fā)表，標(biāo)志著平行宇宙概念的正式提出。

　　理論爭(zhēng)議

　　針對(duì)平行宇宙的主要爭(zhēng)論在于，它們很浪費(fèi)并且很離奇，來(lái)依次考慮這兩點(diǎn)。首先，平行宇宙理論很容易被奧卡姆剃刀原理所攻擊，因?yàn)樗鼈兗僭O(shè)了其他宇宙存在，而人們卻永遠(yuǎn)觀測(cè)不到。為何自然在本體上如此浪費(fèi)，并沉溺于這些多到無(wú)窮無(wú)盡的不同世界，但這一點(diǎn)也可以反過(guò)來(lái)支持平行宇宙。當(dāng)人們覺(jué)得自然過(guò)于浪費(fèi)時(shí)，人們到底是在困惑關(guān)于它浪費(fèi)的哪一點(diǎn)，顯然不是“空間”，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的平坦宇宙模型中無(wú)限的體積并沒(méi)有引起這樣的反對(duì)。也不是“物質(zhì)”或“原子”——理由相同，一旦已經(jīng)浪費(fèi)了無(wú)限的東西，誰(shuí)在乎再浪費(fèi)多點(diǎn)呢。所以，這種令人困惑的“浪費(fèi)”倒不如說(shuō)是一種簡(jiǎn)化，它減少了說(shuō)明所有這些不可見(jiàn)世界所需的信息量。然而，正如泰馬克詳細(xì)討論過(guò)的那樣，整個(gè)集合往往要比集合中的單個(gè)元素簡(jiǎn)單得多。例如，一個(gè)普通整數(shù)n的算法信息內(nèi)容在量級(jí)上，這就是將它用二進(jìn)制寫(xiě)出來(lái)所需要的比特?cái)?shù)。然而，所有整數(shù)的集合，1、2、3、…只需要寥寥幾行計(jì)算機(jī)程序就能生成，所以整個(gè)集合的算法復(fù)雜度要遠(yuǎn)小于其中某個(gè)整數(shù)。同樣，愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的全部理想流體解的集合，算法復(fù)雜度要遠(yuǎn)低于其中某個(gè)特解，因?yàn)榍罢咧恍枰�很少幾個(gè)方程就能描述，而后者要求在某個(gè)超曲面指定大量的初始數(shù)據(jù)。不嚴(yán)格地說(shuō)，當(dāng)人們把注意力局限在一個(gè)集合中的某個(gè)特定元素上時(shí)，表觀信息的內(nèi)容增加了，卻失去了將所有元素考慮進(jìn)來(lái)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)在的對(duì)稱性和簡(jiǎn)單些。在這個(gè)意義上，更高層的平行宇宙具有更低的算法復(fù)雜度。從通常宇宙升到第一層平行宇宙，就不再需要指定初始條件，升到第二層，就不需要指定物理常數(shù)，到了包含所有數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的第四層平行宇宙，本質(zhì)上就不存在算法復(fù)雜度了。只有從青蛙視角，從觀測(cè)者的主觀感覺(jué)來(lái)看，才有那些信息富余和復(fù)雜性�？梢宰C明，平行宇宙論要比只取一個(gè)集合元素作為物理存在的單個(gè)宇宙理論經(jīng)濟(jì)得多。

　　第二個(gè)普遍的抱怨是，平行宇宙太離奇了。但這個(gè)反對(duì)多半來(lái)自審美上，而非科學(xué)上的考慮，然而正如上面提到的，這個(gè)意見(jiàn)只有在亞里士多德的世界觀中才有意義。在柏拉圖模型中，如果鳥(niǎo)的視角和青蛙視角足夠不同，很可能看到的是，觀察者會(huì)抱怨正確的TOE如此離奇，而每個(gè)跡象都說(shuō)明這正是人們所處的情形。人們所感到的離奇也沒(méi)有什么好大驚小怪的，因?yàn)檫M(jìn)化只賦予了人們對(duì)日常物理的直覺(jué)，能夠使人們遠(yuǎn)古的祖先生存下來(lái)。但由于有了智慧和創(chuàng)造，人們已經(jīng)比只有一般內(nèi)部觀點(diǎn)的青蛙視角稍微多窺見(jiàn)了一些東西，可以確信的是，人們?cè)诔�出人類原始認(rèn)知的任何地方到遭遇了奇異現(xiàn)象：高速（鐘慢效應(yīng)）、小尺度（量子粒子能同時(shí)存在于好幾個(gè)地方）、大尺度（黑洞）、低溫（能向上流的液氦）、高溫（碰撞粒子能改變身份），等等。所以，物理學(xué)家大體上已經(jīng)接受了，鳥(niǎo)的視角和青蛙視角是很不相同的。量子場(chǎng)論的一個(gè)現(xiàn)代流行觀點(diǎn)是，標(biāo)準(zhǔn)模型也僅僅只是一個(gè)有效的理論，是另一個(gè)還沒(méi)發(fā)現(xiàn)的理論的低能極限，而后者與舒服的經(jīng)典概念相去甚遠(yuǎn)（例如，包含十維的弦）。許多實(shí)驗(yàn)學(xué)家已經(jīng)對(duì)這么多“離奇”（但重復(fù)性很好）的結(jié)果感到麻木了，他們簡(jiǎn)單地接受了“這個(gè)世界就是一個(gè)比人們?cè)�想的世界更離奇”這樣的觀點(diǎn)，然后埋頭繼續(xù)計(jì)算。

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