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平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天

我們所處的這個宇宙很可能不是唯一的,還存在很多其他的平行宇宙。


而在那些宇宙中,也許存在著不同版本的「我們」,經歷著不一樣的人生。


那麼這對我們而言,意味著什麼?


平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



我們所處的這宇宙浩瀚無垠。包含光子和中微子在內,宇宙中大約有1090個微粒,聚集成上萬億個星系。而每個星系中又平均包含了上萬億顆星星,散落在這個直徑約920億光年的球形宇宙中(或者至少在我們看來它是個球體)。但有悖我們直覺的是,我們其實並不處於宇宙的中心,我們所在的宇宙也並不是有限的,而且事實很可能恰恰相反。


人類之所以會產生宇宙有限的錯覺,只是因為宇宙從大爆炸誕生至今所經歷的時間是有限的。簡單來說,宇宙在時間和空間上都不是連續的,它只是從一個更熱、更有序、密度更高的狀態冷聚成了今天彌散的樣子。


平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



可觀測宇宙大概是距觀測中心46億光年的宇宙範圍,但在這個範圍以外一定還存在著和我們所在的這個區域非常相似的宇宙區域。


我們今天的宇宙有著數世代星體和一個由大爆炸殘存下來的無比冷酷的宇宙背景輻射。星系間因膨脹而各自遠離著,且速度越來越快,速度的上限取決於大爆炸發生至今光所走過的距離。


但這些都不足以證明沒有平行宇宙的存在。事實上,無論是從觀測還是理論的角度上看,我們都有理由相信世界上還有其他的宇宙存在,而且還可能是無窮多個。就觀測而言,可以測量的東西有很多,包括宇宙空間曲率、宇宙溫度和密度分布的平滑度和均勻程度,以它們是如何變化的。


平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



暴脹導致了宇宙熱暴脹,並衍生出了我們現在的可觀測宇宙,但從我們的宇宙中,我們只能測量到暴脹發生後1秒鐘內的最後幾個小片段的宇宙狀態。


我們的宇宙是更大的平坦宇宙中的一小部分,還存在比可觀測宇宙更大的平坦宇宙。因此,在人類視野範圍數百億光年以外,很可能還存在著與我們宇宙非常相似的宇宙。理論研究的結果就更為誘人了。科學家可以推算出大爆炸之初宇宙處於高熱、高密度的狀態,但在這個時間點之前卻並非如此。因而,很可能存在某些因素導致了大爆炸的發生。



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時空膨脹的方式,它充滿了物質、輻射或源自空間本身的能量。


暴脹期的宇宙,所含物質、輻射都很少,卻擁有大量的來自宇宙空間的能量,這就是導致宇宙呈指數式暴脹的原因。隨著時間推進,宇宙的暴脹速度越來越快,距離爆炸中心遠端的兩點間的間距會指數性遞增——先是2倍間距,然後是4倍,再然後是8倍、16倍、32倍,以此類推,並且這一過程的發生是非常迅速的,每翻一番只需要10-35秒,當10-34秒過去以後,宇宙的體積就已經增加約1000倍了;而到了10-33秒時,其體積已增加接近10300倍,如此往複下去。指數型增長的威力並不在於它有多快,而在於它的發生是漸進式的。


今天,我們所處的宇宙顯然已經不再以這種方式膨脹了,因為我們的存在暴脹必須終止,並為下一場大爆炸做準備。我們可以把暴脹的發生看做是一個球從一座平坦山丘的山峰滾落:起初緩慢,然後呈指數式增長,直到它滾落至山谷時,暴脹就結束了,而滾落過程導致的能量耗散會被轉化回空間中的物質與輻射,促成下一次宇宙大爆炸的發生。


平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



當球滾落至谷底時指代暴脹結束(上)。但暴脹場是一個量子場(中),它隨時間擴散。當空間中的很多區域(紫色球、紅色球和青色球)經歷暴脹結束時,更多的空間(綠色球和藍色球)還在持續暴脹,而且很可能無限延續下去(下)。


在我們進一步討論暴脹之前,有幾點是值得注意的:


宇宙的暴脹不是一個經典的球型膨脹,它更像一種波,隨時間推移而擴散,像量子場一樣。


這意味著隨著時間推移,宇宙的空間在增加,有些地方增加的快,有些地方增加的慢;增加的快的地方暴脹先結束,而增加的慢的地方暴脹還會繼續。


暴脹結束的地方會發生大爆炸,如同我們的宇宙誕生之初那樣,而未發生爆炸的地方則會繼續暴脹。


隨著時間推進,基於暴脹動力學原理,任意兩個暴脹結束的區域永不相撞、互不影響;位於這兩個區域間的、還在經歷暴脹的區域會使這兩個暴脹停止區間距越來越遠。



平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



儘管宇宙的任何區域在任何時間下結束暴脹的可能性都高於50%(紅色交叉所示),但還是有很多區域可以持續暴脹,無限地延伸下去且任意宇宙間都不會發生碰撞。


基於我們現有的物理法則與觀測數據,關於宇宙的暴脹狀態我們還有幾點是不清楚的,也由此帶來了巨大的不確定性及可能性:


我們不清楚暴脹持續多久後才會導致大爆炸的發生。宇宙很可能比我們所能觀測到的範圍大得多,它還蘊含著許多未被發現、理解的規則,當然,它也可能真的是有限的。


我們不清楚那些出現暴脹結束的區域情況是否都一樣,是否和我們所處的區域很不同。但有理由相信,那些出現暴脹結束的區域的物理學常數——粒子的質量、力的強度、暗物質的總量等可能是由其他一些未被了解的物理學規律統一決定的。但也可能不同區域會有不同性質。


如果宇宙各處的物理法則都一致,並且宇宙是有限的,而量子理論的多世界理論也成立,那是否就意味著有一個和我們所處的宇宙幾乎完全一致的平行宇宙存在呢?



平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



多重宇宙理論認為除了我們所處的這個宇宙,還存在著無數個平行宇宙,既有與我們相似的,也有與我們不同的。


那麼是否存在著一個和我們的宇宙幾乎完全一致,卻因你一個細微決定的改變,而使得後續的世界朝著不同方向發展的宇宙呢?


比如說你決定出國求職而不是留在國內;你決定挽留你的愛人而不是任由其離去;甚至是一些涉及生死問題的決定,我們所做的選擇是不是都會導致另一個世界的產生呢?若真如此,那麼每一個抉擇都可以誕生一個不同的宇宙,而每一個這樣的宇宙中,任何事情的發生就都將是確定的。但要有這樣的宇宙還需要滿足很多條件,例如宇宙的暴脹狀態必須能持續下去,138億年還不夠,它需要一個無限延續的時間。



平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



以薛定諤的貓為例展示的平行宇宙。


你也許會問為什麼。顯然,如果自大爆炸發生起的138億年以來,宇宙真的在按指數式暴脹,按之前所說的每10-35秒翻一番的速度,宇宙的體積將是一個非常大的數值!即使有些區域的膨脹已經終止,但宇宙大部分區域還是在持續膨脹的。換言之,那些與我們所處的宇宙相似的宇宙,其基數就有101050個。這可能是你所能想像的最大的數了。而用以描述粒子間相互作用的可能性數值比這更大!



平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



在網站http://justinwhite.com/big-calc/1000.html.輸入1000!後顯示的數字。


每個宇宙中大約有1090 個粒子。在過去的138億年來,它們必須都按照一個確定的方式相互作用才能誕生出我們現在的宇宙。如果說我們的每一次抉擇都會有一個平行宇宙與之相應,那麼,對於一個擁有1090 個粒子、各粒子間作用方式少於101050種、並持續作用了138億年的宇宙而言,能締造出多少個平行宇宙呢?(103)!個。


但事實上,宇宙中的粒子遠不止1000個,而是1090 個。每次,兩個粒子相互作用的結果不止一種可能性,而是有由量子規律決定的全部可能性。更悲催的是,宇宙中粒子相互作用的可能結果有超過(10^90)!種,它的大小比101050還要大10的古戈爾次方倍。



平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



圖中白色圓圈內顯示只有幾百個量子互作。這些互作同時發生的概率其實非常低。


換言之,宇宙中粒子相互作用的可能性會比因膨脹而出現的平行宇宙的數量先趨於無窮,更別說宇宙學常數的可能性會有多少了。所以諸如「平行宇宙會和我們所處的宇宙相似嗎?」的問題是毫無意義的,因為存在著太多可能,而且這些可能性的出現速度甚至比指數爆炸還要快。除非宇宙的膨脹能無限延續下去,否則,找到一個與我們的宇宙相近的平行宇宙的難度大到你無法想像。


奇點論告訴我們,暴脹是一個「過去類時式未完成」狀態,因此,很多我們未曾看到的可能性很可能已經在過去出現過了,只是未能在一個有限的時間裡延續下來。我們的宇宙之外還有無數個宇宙,它們可能有著與我們不同的宇宙法則,也可能是一樣的,但並不見得在這些宇宙中就會有很多個不同版本的我們——因為事物作用結果可能性的增長速度比平行宇宙增加的速度快太多了。



平行宇宙可能存在,而這意味著我們要認真活好每一天



宇宙的很大部分區域的分隔開都是由大爆炸發生後持久的暴脹造成的。除非宇宙空間是無限的,事物作用結果可能性的增長速度比平行宇宙增加的速度快。


那麼,這對於我們而言意味著什麼呢?


它意味著你在這個宇宙中的發展完全取決於你。別做讓自己後悔的決定:做你自己想做的工作,為自己而努力,每天都拼盡全力,認真生活。別幻想著平行宇宙中還有另一個你了,你的未來歸根到底還是由這個宇宙中的你來決定。


來源:Forbes 作者:Ethan Siegel 編譯:未來論壇 Baschon 審校:未來論壇 商白



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科學賜予人類最大的禮物,就是使人類相信真理的力量。2017年1月14-15日,未來論壇2017年會,帶你聆聽科學家用科學的語言說未來。


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