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平行宇宙——是科幻还是真实科学

2024-09-05科学

你有没有想过,在我们的宇宙之外的某个地方,还有另一个你,过着完全不同的生活?平行宇宙的想法长期以来一直是科幻小说的范畴。

然而,现代物理学提供了一些有趣的理论来支持它们的存在。让我们看看为什么科学家们正在认真讨论这个看似奇妙的概念。

量子力学和多世界解释

在量子粒子的世界中,现实变得非常奇怪。想象一枚硬币,在你仔细观察之前,它既是正面又是反面。这正是量子粒子根据叠加原理的行为方式:它们同时存在于所有可能的状态,直到我们测量它们为止。但测量时会发生什么?为什么我们只能看到一种状态而不是同时看到所有状态?这个问题引发了量子力学中著名的测量问题。

1957 年,美国物理学家休·埃弗雷特 (Hugh Everett) 提出了一个革命性的解决方案:每次量子测量,宇宙都会「分裂」,为每种可能的结果创造新的现实版本。这是量子力学的多世界解释。

这是如何运作的?假设您测量电子的自旋,它可以是「向上」或「向下」。根据埃弗里特的说法,在测量的那一刻,现实分裂成两个宇宙:在一个宇宙中你看到「向上」旋转,在另一个宇宙中你看到「向下」旋转。这两个宇宙都是真实的,并且继续平行存在。

由于量子事件随时随地发生,这导致了现实的连续「分支」。每一次量子相互作用都会产生新的宇宙,最终产生无限数量的平行世界。

这意味着在某些宇宙中,所有可能的场景都已实现。在这个世界里,你成为了一名宇航员,恐龙没有灭绝,人类已经在红色星球上殖民,而你领导着一个火星国家。

尽管这一理论仍然存在争议,并且没有直接的实验证据,但它优雅地解决了量子力学中的测量问题,并且与其数学装置完全一致。多世界的解释迫使我们重新思考现实的本质以及我们在现实中的位置。

宇宙膨胀和「泡沫」宇宙

艾伦·古斯 (Alan Guth) 在 1980 年提出的宇宙膨胀理论指出,我们的宇宙在大爆炸后立即经历了一段快速膨胀的时期。这种膨胀发生的速度比光速还要快。

有趣的是,膨胀不仅可以创造一个宇宙,还可以创造许多时空「气泡」。每个这样的「泡沫」都可以成为一个独立的宇宙,拥有自己的物理定律和常数。

弦理论和「膜」

弦理论是统一自然所有基本力的雄心勃勃的尝试。它假设除了我们已知的四个维度(三个空间维度和一个时间维度)之外还存在其他维度。

在这个理论中,我们的宇宙可能是漂浮在多维空间中的三维「膜」(膜)。其他宇宙可能以平行「膜」的形式存在,甚至可能在某些点与我们的宇宙相接触。

微调宇宙

我们的宇宙似乎完全适合生命的存在。物理常数发生最轻微的变化就会使生命变得不可能。这就提出了一个问题:为什么我们的宇宙如此「方便」?多元宇宙概念提供了一个优雅的解决方案:存在无数具有不同物理定律的宇宙。我们刚刚发现自己处于一个可以生活的地方。

暗能量和暗物质作为其他宇宙的「痕迹」

现代宇宙学最大的谜团之一是我们宇宙的组成。根据最新数据,构成我们和所有可见物体的普通物质仅占宇宙总含量的约5%。剩下的95%来自神秘的暗物质(约27%)和暗能量(约68%)。

暗物质不与普通物质和光相互作用,而是通过引力影响显现出来。我们「看到」它对星系运动和遥远物体光线弯曲的影响。

暗能量更加神秘。它均匀分布在整个宇宙中,并充当排斥力,导致宇宙加速膨胀。

一些科学家提出了一个大胆的假设:如果这些神秘成分是平行宇宙的「痕迹」或「泄漏」呢?

以下是一些想法:

  • 膜理论表明,我们的宇宙是一个漂浮在多维空间中的三维「膜」(这在上面已经讨论过)。
  • 与其他「膜」的引力相互作用可以被我们视为暗物质。
  • 「火热宇宙」模型中, 我们的世界周期性地与平行宇宙发生碰撞。这些碰撞产生的能量可以表现为暗能量。
  • 弦理论的某些版本允许引力在平行世界之间「流动」,这可以解释暗能量的异常力量。
  • 尽管这些想法仍然是推测性的,但它们展示了平行宇宙的概念如何帮助解决宇宙学中的基本问题。也许宇宙黑暗面之谜的解决方案超出了我们的现实,在平行世界的无尽海洋中。

    结论

    尽管没有直接证据证明平行宇宙的存在,但这一想法并不与现代物理理论相矛盾。此外,它还可以解释我们世界的一些神秘事件。

    平行宇宙的概念仍然是现代物理学最令人兴奋的领域之一。谁知道呢,也许有一天我们会找到一种方法来超越现实,发现一系列等待被发现的替代世界。