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？我們在宇宙中是否可以找到一些平行宇宙存在的證據(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宇宙中分離出來，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，在這些不同的宇宙里，事物的發(fā)展會有不同的結(jié)果：在我們的宇宙中已經(jīng)滅絕的物種在另一個宇宙中可能正在不斷進化，生生不息。

　　平行作用力的平行宇宙，對立人類的萬有引力星球宇宙，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，與人類的萬有引力宇宙純星球剛好對立。

　　有學(xué)者描述平行宇宙時用了這樣的比喻，它們可能處于同一空間體系，平行作用力平行運動，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間體系，但空間體系不同，就好像同時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，并不是因為時間旅行悖論提出來的，它是來自量子力學(xué)，因為量子力學(xué)有一個不確定性，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50年代，有的物理學(xué)家在觀察量子的時候，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)家推測既然每個量子都有不同的狀態(tài)，那么宇宙也有可能并不只是一個，而是由多個類似的宇宙組成。

　　哥本哈根解釋

　　從20世紀20年代起，許多物理學(xué)家都認為量子力學(xué)中，微觀粒子的狀態(tài)用波函數(shù)（Wave function）來描述。當(dāng)微觀粒子處于某一狀態(tài)時，它的力學(xué)量（如坐標、動量、角動量、能量等）一般不具有確定的數(shù)值，而具有一系列可能值，每個可能值以一定的概率出現(xiàn)（宏觀物體處于某一狀態(tài)時，它的力學(xué)量具有確定的數(shù)值）。也就是說，微觀粒子的運動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”實驗正是微觀粒子運動不確定性和隨機性的體現(xiàn)。在這個實驗中，單電子通過雙縫后竟然發(fā)生了干涉。在經(jīng)典力學(xué)看來，電子在同一時刻只能通過一條縫，它不可能同時通過兩條縫并發(fā)生干涉；而根據(jù)量子力學(xué)，電子的運動狀態(tài)是以波函數(shù)形式存在，電子有可能在同一時刻既通過這條狹縫，又通過那條狹縫，并發(fā)生干涉。但是，當(dāng)科學(xué)家試圖通過儀器測定電子究竟通過了哪條縫時，永遠只會在其中的一處發(fā)現(xiàn)電子。兩個儀器也不會同時偵測到電子，電子每次只能通過一條狹縫。這看起來好像是測量者的觀測行為改變了電子的運動狀態(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)人們未觀測時，電子在兩條縫位置都有存在的概率；但是，一旦被測量了，比如說測得該電子在左縫位置，電子有了準確的位置，它在該點的概率為1，其他點的概率為0。也就是說，該電子的波函數(shù)在被測量的瞬間“塌縮”到了該點。

　　玻爾把觀察者及其意識引入了量子力學(xué)，使其與微觀粒子的運動狀態(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，還是要等到光子進入人們的眼睛并在視網(wǎng)膜上激起電脈沖信號后才開始。

　　多世界解釋

　　那么，有沒有辦法繞過這所謂的“塌縮”和“觀測者”，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大膽的想法：如果波函數(shù)沒有“塌縮”，則它必定保持線性增加。也就是說，上述實驗中電子即使再觀測后仍然處在左/右狹縫的疊加狀態(tài)。埃弗雷特由此進一步提出：人們的世界也是疊加的，當(dāng)電子穿過雙縫后，處于疊加態(tài)的不僅僅是電子，還包括整個的世界。也就是說，當(dāng)電子經(jīng)過雙縫后，出現(xiàn)了兩個疊加在一起的世界，在其中的一個世界里電子穿過了左邊的狹縫，而在另一個世界里，電子則通過了右邊的狹縫。這樣，波函數(shù)就無需“塌縮”，去隨機選擇左還是右，因為它表現(xiàn)為兩個世界的疊加：生活在一個世界中的人們發(fā)現(xiàn)在他們那里電子通過了左邊的狹縫，而在另一個世界中，人們觀察到的電子則在右邊。以“薛定諤的貓”來說，埃弗雷特指出兩只貓都是真實的。有一只活貓，有一只死貓，但它們位于不同的世界中。問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)觀測者向盒子里看時，波函數(shù)本身會坍塌，整個世界分裂成它自己的兩個版本。這兩個版本在其余的各個方面是完全相同的。唯一的區(qū)別在于其中一個版本中，原子衰變了，貓死了；而在另一個版本中，原子沒有衰變，貓還活著。前述所說的“原子衰變了，貓死了；原子沒有衰變，貓還活著”這兩個世界將完全相互獨立平行地演變下去，就像兩個平行的世界一樣。量子過程造成了“兩個世界”，這就是埃弗雷特前衛(wèi)的“多世界解釋”。

　　這個解釋的優(yōu)點是：薛定諤方程始終成立，波函數(shù)從不塌縮，由此它簡化了基本理論。它的問題是：設(shè)想過于離奇，付出的代價是這些平行的世界全都是同樣真實的。這就難怪有人說：“在科學(xué)史上，多世界解釋無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，德謨克利特就提出“無數(shù)世界”的概念，認為“無數(shù)世界”是原子通過自身運動形成的。他說：“原子在虛空中任意移動著，而由于它們那種急劇、凌亂的運動，就彼此碰撞了，并且，在彼此碰在一起時，因為有各種各樣的形狀，就彼此勾結(jié)起來，這樣就形成了世界及其中的事物，或毋寧說形成了無數(shù)世界。”

　　公元前4世紀，伊壁鳩魯表述了世界多元性的思想：“存在著無限多個世界，它們有的像我們的世界，有的不像我們的世界。”“在一切世界里，都有我們這個世界里所見到的動物、植物以及其他事物�！�

　　公元前1世紀，盧克萊修指出，在我們這個“可見的世界”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（可觀測的宇宙）范圍之外還存在著無窮多個“可能世界”。他認為世界由無限的單子組合而成，單子之間沒有因果關(guān)系，而是某種前定的和諧關(guān)系，單子雖然各自獨立，但它們之間有品極高低的差異。萊布尼茲把某個現(xiàn)實事件的出現(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量子測量問題的想法。他指出，在量子力學(xué)中，存在多個平行的世界，在每個世界中，每次量子力學(xué)測量的結(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。多世界解釋認為，對測量裝置的觀察，會使得測量裝置被分解為兩個。并且在這個測量鏈上，這種分解會不斷地進行下去。伴隨著這種分解，一定有一個完全的宇宙的復(fù)制。也就是說，只要有一個量子測量發(fā)生，那么，每個宇宙分支，以及這個分支中的分量就會導(dǎo)致一個可能的測量結(jié)果。每個處在特殊宇宙分支中的人都會認為，他的測量結(jié)果和所處的宇宙是唯一存在的。也就是說，一次測量產(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，否則絕無重合的可能。這一理論的發(fā)表，標志著平行宇宙概念的正式提出。

　　理論爭議

　　針對平行宇宙的主要爭論在于，它們很浪費并且很離奇，來依次考慮這兩點。首先，平行宇宙理論很容易被奧卡姆剃刀原理所攻擊，因為它們假設(shè)了其他宇宙存在，而人們卻永遠觀測不到。為何自然在本體上如此浪費，并沉溺于這些多到無窮無盡的不同世界，但這一點也可以反過來支持平行宇宙。當(dāng)人們覺得自然過于浪費時，人們到底是在困惑關(guān)于它浪費的哪一點，顯然不是“空間”，因為標準的平坦宇宙模型中無限的體積并沒有引起這樣的反對。也不是“物質(zhì)”或“原子”——理由相同，一旦已經(jīng)浪費了無限的東西，誰在乎再浪費多點呢。所以，這種令人困惑的“浪費”倒不如說是一種簡化，它減少了說明所有這些不可見世界所需的信息量。然而，正如泰馬克詳細討論過的那樣，整個集合往往要比集合中的單個元素簡單得多。例如，一個普通整數(shù)n的算法信息內(nèi)容在量級上，這就是將它用二進制寫出來所需要的比特數(shù)。然而，所有整數(shù)的集合，1、2、3、…只需要寥寥幾行計算機程序就能生成，所以整個集合的算法復(fù)雜度要遠小于其中某個整數(shù)。同樣，愛因斯坦引力場方程的全部理想流體解的集合，算法復(fù)雜度要遠低于其中某個特解，因為前者只需要很少幾個方程就能描述，而后者要求在某個超曲面指定大量的初始數(shù)據(jù)。不嚴格地說，當(dāng)人們把注意力局限在一個集合中的某個特定元素上時，表觀信息的內(nèi)容增加了，卻失去了將所有元素考慮進來時整個系統(tǒng)內(nèi)在的對稱性和簡單些。在這個意義上，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，從觀測者的主觀感覺來看，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集合元素作為物理存在的單個宇宙理論經(jīng)濟得多。

　　第二個普遍的抱怨是，平行宇宙太離奇了。但這個反對多半來自審美上，而非科學(xué)上的考慮，然而正如上面提到的，這個意見只有在亞里士多德的世界觀中才有意義。在柏拉圖模型中，如果鳥的視角和青蛙視角足夠不同，很可能看到的是，觀察者會抱怨正確的TOE如此離奇，而每個跡象都說明這正是人們所處的情形。人們所感到的離奇也沒有什么好大驚小怪的，因為進化只賦予了人們對日常物理的直覺，能夠使人們遠古的祖先生存下來。但由于有了智慧和創(chuàng)造，人們已經(jīng)比只有一般內(nèi)部觀點的青蛙視角稍微多窺見了一些東西，可以確信的是，人們在超出人類原始認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（量子粒子能同時存在于好幾個地方）、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，鳥的視角和青蛙視角是很不相同的。量子場論的一個現(xiàn)代流行觀點是，標準模型也僅僅只是一個有效的理論，是另一個還沒發(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（例如，包含十維的弦）。許多實驗學(xué)家已經(jīng)對這么多“離奇”（但重復(fù)性很好）的結(jié)果感到麻木了，他們簡單地接受了“這個世界就是一個比人們原想的世界更離奇”這樣的觀點，然后埋頭繼續(xù)計算。

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