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多重宇宙可能存在的10個理由:“現實”可能有無窮多



1954年,一位名叫休·艾弗雷特三世(Hugh Everett III)的普林斯頓大學畢業生和朋友們喝酒聊天時,突然產生了一個瘋狂的想法,而這個想法或許能解決量子力學中最令人費解的問題之一:在微觀尺度上究竟存在多少個現實?

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根據量子理論,電子等基本粒子不會以一個單獨態存在、而是以疊加態的形式存在,也就是說,粒子可能同時處於多個位置、以多個速度、朝著多個方向運動,但在我們能夠觀測和體驗的宏觀層面上(即肉眼可見的層面),物體在同一時間似乎只能以一個狀態存在。這對我們的世界究竟有何影響呢?

作為一名充滿創意的思想家,艾弗雷特提出了一個絕妙而奇特的想法,簡單來說,他設想了一個多重宇宙,其中不止有一個現實,而是充滿了多個不同的現實領域,由量子力學決定的所有可能性都可以同時存在。

艾弗雷特將這一理論作為他在1957年撰寫的博士論文的主題,但這個想法在當時看來太過離奇,因此沒能在任何科學期刊上發表。據稱,這一經歷對他打擊很大,以致於他徹底放棄了理論物理研究,轉而去美國國防部做起了研究工作。

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、在哪里居住,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。

理由10:再也不用擔心“薛定諤的貓”

在多重宇宙中,你就不用擔心自己會“好奇心害死貓”了。

在艾弗雷特提出多重宇宙說之前,物理學家一度陷入了困境:他們不得不在量子力學主宰的亞原子世界中採用一套規則,而在我們日常經歷的宏觀世界中採用另一套規則。在兩種尺度之間的切換太過複雜,物理學家不得不絞盡腦汁、苦苦思索。

例如,在量子力學中,粒子在無人觀察時的性質是不固定的。相反,它們的性質可以用“波函數”來描述,其中囊括了粒子可能擁有的所有性質。但在單一宇宙中,這些可能性無法同時存在,因此當你觀察某個粒子時,它就會固定在其中一種狀態上。這一理念可以用著名的“薛定諤的貓”來闡述:假如把一隻貓關在盒子裡,在你打開盒子進行觀察之前,貓都同時處於“生”和“死”兩種狀態,而你的行為迫使貓變成其中的一種狀態。

但在多重宇宙中,你就不用擔心自己會“好奇心害死貓”了。相反,每當你打開盒子,現實都會自動分裂為兩個版本。當然,在其中一個世界裡,你打開盒子後會看到一具冷冰冰的屍體。但在另一個版本的現實世界中,你就可以開開心心地擼貓了。

理由9:“現實”可能有無窮多

就像把一副牌洗了足夠多次之後、它就會開始重複之前出現過的次序一樣,假如宇宙是無限的,它最終一定會自我重複。而多重宇宙很符合無限宇宙對重複性的要求。

在2011年的一次採訪中,哥倫比亞大學物理學家、《隱藏的現實:平行宇宙是什麼》作者布萊恩·格林(Brian Greene)解釋道,我們不確定宇宙有多大,它可能非常非常大,但大得有限;也可能沒有邊界,從地球朝任意方向出發,空間都會永遠延伸下去。大多數人對宇宙的想像大概都屬於後一種。

但格林指出,如果宇宙是無限的,就意味著它一定是一個由無數個平行現實構成的多重宇宙,理由如下:將宇宙和其中的一切物質想像成一套撲克牌,就像一套牌只有52張一樣,宇宙中物質的形式也是有限的,但如果洗牌的次數足夠多,最終這些牌的次序一定會出現重複。與之類似,假如宇宙是無限的,那麼物質最終也一定會發生重複、並以相似的規律排序分佈。而多重宇宙恰恰符合這樣的描述,因為其中有無數個平行的現實領域,每個領域中都包含相似、但略有不同的世間萬物,很契合無限宇宙對重複性的要求。

理由8:解釋宇宙的開始與結束

也許因為人類的大腦傾向於尋找有規律的信息,我們總想知道每個故事的開始與結束,宇宙本身的故事也在此之列。假設大爆炸是宇宙的開端,那麼它是如何被觸發的?在此之前又有什麼事物存在?宇宙有一天會終結嗎?終結後又會發生什麼?這些問題在不斷引誘著我們的好奇心。

而這些問題也許都可以通過多重宇宙解釋。有些物理學家提出了一種假設,認為多重宇宙的無限區域可能由所謂的“膜世界”(braneworlds)構成。這些“膜世界”存在於多個維度上,但我們無法探測到它們,因為我們在自己的膜世界中只能感知到三個空間維度和一個時間維度。

一些物理學家認為,這些膜世界可能呈平板狀,就像塑料袋裡的麵包片一樣、相互堆疊擠壓在一起。大多數時候,它們都彼此分離、無法觸及對方,但偶爾也會“闖入”另一個世界中。按照假設,這種碰撞將導致災難性後果,使宇宙大爆炸重複發生,導致這些平行宇宙一次又一次地重啟。

理由7:觀測到的跡象顯示多重宇宙有可能存在

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圖為普朗克軌道天文台蒐集的宇宙微波背景,即大爆炸留下的輻射殘餘。

歐空局的普朗克軌道天文台正在收集宇宙微波背景(CMB)數據,即宇宙早期熾熱階段留下的殘餘背景輻射。但在這項研究中,科學家還發現了可能證明多重宇宙存在的證據。

2010年,一支由英國、加拿大和美國科學家構成的團隊在宇宙微波背景中發現了四個古怪的、似乎不可能出現的圓形圖案。他們猜測,這些可能是我們的宇宙撞進其它宇宙時留下的“傷痕”。

2015年,歐空局研究人員Rang-Ram Chary也做出了一次類似的發現。 Chary利用普朗克軌道天文台拍攝的太空照片,製作了一個宇宙微波背景模型,然後將其中我們認識的一切物體移除,包括恆星、氣體、星際塵埃等等。此時的宇宙應當變得非常空曠、只剩下一些背景噪音才對。

但事實並非如此。相反,在特定頻段上,Chary能夠在宇宙圖上探測到一些散佈各處的斑塊,這些區域的實際亮度竟高達應有亮度的4500倍左右。對此,Chary提出了另一種可能的解釋:這些斑塊可能是我們的宇宙與另一個平行宇宙發生碰撞留下的痕跡。

理由6:宇宙太大,無法排除平行現實存在的可能性

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哈勃望遠鏡的觀測顯示,在黑暗廣闊的宇宙之中,有成千上萬個五彩斑斕的星系。宇宙的規模如此之大,誰能斷言平行現實一定不存在呢?

儘管我們從未見過任何平行現實,但多重宇宙也許真的存在,因為我們無法證明它不存在。

這聽上去像是狡辯,但不妨這麼想:即使在這個世界裡,我們也已經發現了許多此前根本不知道其存在的東西,2008年的全球金融危機就是一個很好的例子,在此之前,人人都認為這樣的事情不可能發生。人們甚至給這類事件起了個名字,叫做“黑天鵝事件”。因為在發現黑天鵝之前,大家都認為天鵝只有白色的。

由於宇宙的規模極大,多重宇宙的存在也變得更加可信。我們知道宇宙極其廣袤,甚至可能無限大。這就意味著,我們也許永遠都無法將宇宙萬物探測個遍。科學家指出,宇宙大約已經138億歲了,這就意味著我們只能探測到在這段時間裡能夠到達地球的光線。假如某個平行現實位於這138億光年之外,即使它存在於我們能夠感知的維度中,我們也無從知曉它的存在。

理由5:對無神論者而言,多重宇宙更說得通

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這張美麗的銀河系磁場圖由普朗克軌道天文台對銀河系中星際塵埃釋放的極性光展開的首次全天空觀測結果製作而成。

斯坦福大學物理學家安德烈·林德(Andrei Linde)曾在2008年的一次採訪中解釋道,假如主宰物理世界的法則稍有變化,生命就無法存在。例如,假如質子的質量只比現在多0.2%,就會因為不夠穩定而分裂成更簡單的粒子,原子也就不可能存在。而假如引力的作用比現在稍強一些,結果更是可怕:像太陽這樣的恆星會被壓縮得更厲害,導致燃料在幾百萬年內就會燃燒殆盡,地球這樣的行星也就徹底失去了演變的機會。這就是所謂的“微調問題”(fine-tuning problem)。

有些人將此視作“造物主”存在的證據,認為只有在上帝之手的精心校準下、各種條件才能實現精確平衡。這種說法令無神論者很難接受。但假如存在多重宇宙,我們所在的這個宇宙就可能只是碰巧集齊了所有利於生命存在的因素而已,也就給了無神論者一個申辯的機會。

林德在採訪中表示:“對我而言,多重宇宙在邏輯上是可以成立的。你可能會說,'這也許只是一次神秘的巧合。也許上帝創造宇宙是為我們的利益著想。'我並不了解上帝,但宇宙本身可能會無限複製,最終將每一種可能性都呈現出來。”

理由4:有了多重宇宙,時間旅行者就不會攪亂歷史了

在電影《回到未來》中,主角馬丁不得不為自己擾亂了歷史而擔憂。但多重宇宙可以避免這個問題。

經典電影《回到未來》三部曲讓許多人迷上了時間旅行這一概念。但自電影播出後,至今無人成功打造出電影中那樣的時間穿梭機。不過,仍有一些科學家認為,時間旅行至少在理論上可行。

假設可以進行時間旅行,我們還得設法避免電影主角馬丁遇到的危險情況:無意間改變了過去的某次事件,結果觸發了一系列事件,最終改變了歷史進程。比如在《回到未來》第一部中,主角馬丁無意間阻止了使他父母相遇並相愛的那次事件,險些導致自己被整個抹去。電影為此設計了一系列情節,確保馬丁的父母能夠走到一起、生下馬丁。

但正如科普作家喬治·德沃斯基(George Dvorsky)在2015年的一篇文章中指出的那樣,如果存在多重宇宙,就沒必要設計這些滑稽情節了。 “平行世界的存在意味著時間線不只有一條。”假如有人回到過去、改變了某個事件,只會生成一系列全新的平行宇宙,並不會改變原本的時間線。

理由3:我們也許是一個先進文明的模擬版本

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足夠先進的外星文明(與這些文明的科技水平相比,人類就像舊石器時代的穴居人一樣)也許能造出無比強大的計算機,可以復制出整個人類歷史。

前文針對平行宇宙展開的討論也許已經讓你足夠頭大了,但下面還有更奇怪的呢。

2003年,牛津大學人類未來研究所主任、哲學家尼克·博斯特羅姆(Nick Bostrom)提出了一個問題:我們眼中的世界(即我們所處的宇宙)有沒有可能只是另一個宇宙的數字模擬呢?博斯特羅姆認為,要想栩栩如生、事無鉅細地複制出整個人類歷史,需進行的計算次數將高達10的36次方。

而足夠先進的外星文明(與這些文明的科技水平相比,人類就像舊石器時代的穴居人一樣)也許能造出如此強大的計算機。事實上,就算將有史以來的每一位人類都模擬一遍,耗費的電子資源也並不算多,因此由計算機生成的“人類”也許比真正的人類還要多。這意味著,我們也許生活在現實版的《黑客帝國》之中。

但情況還能更複雜些:模擬我們的文明會不會本身也是另一個文明的模擬呢?

理由2:人類從很早之前就開始設想多重宇宙的存在了

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公元前2世紀,古希臘天文學家希帕克(Hipparchus)編制了已知的第一份星表。古希臘哲學中有“原子論”學派,認為在一個無限的虛空中分佈有無數個世界。

這當然算不上什麼有力的證據。但有一句諺語很有意思:凡是你能想像到的事物,都必定存在。這句話也許有一定道理。畢竟早在休·艾弗雷特提出他的多重宇宙假說之前,歷史上已經有很多人先後設想出了多個多重宇宙版本。

例如,古印度宗教作品中就充滿了對平行宇宙的描述。古希臘也有一個學派認為,世上存在無數個世界,分散在一個無限大的空間之中。

中世紀時期,多重宇宙的概念也引發了人們的共鳴。 1277年,巴黎主教甚至指出,古希臘哲學家亞里士多德認為只存在一個世界的觀點是錯誤的,因為這質疑了無所不能的上帝創造平行世界的能力。而到了17世紀,科學革命的帶頭人之一、戈特弗里德·萊布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)也提出有可能同時存在多個世界,每個世界都由一套不同的物理法則主宰。

理由1:這符合我們對宇宙的認知規律

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圖為葡萄牙宇宙學家和製圖師巴爾托洛梅烏·維力烏( Bartolomeu Velho)在1568年繪製的地心說宇宙模型。而如今我們知道,就連太陽系在銀河系中的地位都無足輕重,更別提地球了。

雖然多重宇宙的概念看似奇怪,但從一定意義上來說,它很符合人類對自身和宇宙的認知在現代歷史中的變化過程。

曾有物理學家指出,西方人在不斷發掘現實的本質的過程中,逐漸變得越來越謙卑。一開始,人們認為地球才是萬物的中心。但我們逐漸認識到事實並非如此,就連太陽系在銀河系中的位置也無足輕重。

而多重宇宙的理念則將這一規律在邏輯上發揮到了極致。假如多重宇宙真的存在,就意味著我們毫無特殊性可言,因為每個人都有無數個版本,絕非“獨一無二”。

但有些人認為,在這條思維擴展之路上,我們才剛剛起步而已。正如斯坦福大學理論物理學家李奧納特·蘇士侃(Leonard Susskind)指出的那樣,也許在幾個世紀之後,未來的哲學家和科學家會將我們這個時代稱作“從狹隘、偏頗的20世紀宇宙觀開始向更廣大、更完善的多重宇宙觀轉變的黃金時代”。

作者手記:

自從我讀了萊斯特·德·雷(Lester Del Ray)在1966年出版的小說《無限個可能的世界》之後,就一直對平行宇宙這一概念著迷不已。在這本書中,兩位發明家創造了一台設備,能夠將人在不同版本的現實之間來回輸送。例如,在其中一個宇宙裡,哥倫布從未發現過新大陸;而在另一個宇宙裡,美國南方贏得了南北戰爭。自這本書之後,多重宇宙的概念便開始頻頻出現在科幻作品中。

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