平行·宇宙

平行宇宙(parallel universes)是指多元宇宙中所包含的各個宇宙。多元宇宙是一個理論上的無限可能存在的宇宙集合,包括了一切存在和可能存在的事物:所有的空間、時間、物質、能量以及描述它們的物理法則和物理常數。

概述

平行·宇宙-模型圖平行·宇宙-模型圖1
宇宙之外的一個宇宙中,有一個星系與銀河系具有非常顯著的相似之處,在這個星系的一條旋臂上,存在著一個恆星系統,這個系統中只有一顆恆星,這顆恆星也與我們的太陽非常相似,再將鏡頭放大,在這顆恆星周圍存在著八大行星,其中第三顆行星與我們的地球非常相似,這顆行星上同樣也存在著高等直立智慧生物,其中有一個生物和您非常相似,過著同樣的生活,更重要的是,此時此刻,他與您一樣,也正在閱讀這篇文章正文第一段的最後一行。
感到極其不可思議是吧?而事實上,根據平行宇宙理論,在某個宇宙中,就存在著無數個星系,幾乎和我們的宇宙完全一模一樣,看上去就像是我們自己一樣,在那個宇宙中,也存在著你和你的親人,還有同樣的生活方式,但是有一點必須說明:雖然在兩個宇宙中人們是非常非常的相似,幾乎相似到劃上等號,這種相似度有且只能用來描述過去發生的事件,也就是說,直到這一刻,人們可以說是絕對相同的。
平行·宇宙-模型圖2平行·宇宙-模型圖2
泡沫宇宙理論-模型圖泡沫宇宙理論-模型圖
這些平行世界的存在,那不是無聊的炒作。比如泡沫宇宙理論、量子力學的多世界解釋以及埃弗雷特多世界理論(Everett MWi),量子力學的多世界解釋則認為宇宙是不斷分叉的。所有的這些理論推演都需要基於一些基本的解釋。當我們的宇宙誕生於137億年前的時候,開始不斷地加速膨脹,在宇宙中第一縷光線發出之後,就在宇宙空間中傳播開來,而宇宙最深處的光線還未到達到地球上,目前我們探測到最深的宇宙空間僅僅是在130億光年左右,也就是在宇宙誕生後的7億年左右,而在這7億年內發生的事件,還沒有直接的觀測數據。由於這些來自宇宙遙遠空間的光線還未到達地球上,使之超出了我們的對宇宙觀測的視野。
先來說說平行宇宙的大概定義:假設你手裡拿著一片樹葉,全世界獨一無二的一片樹葉,當然啦,世界上沒有兩片完全相同的葉子么。能不能換種看法呢:你手裡拿著無數片樹葉,只不過它們全都一模一樣,在時間空間上疊合在一起了,所以你只能看見一片樹葉,甚至連你自己都有無限多個,只不過疊在一起了,在某種特定條件下沒準會分一個出來呢。但是分出來的不止你一個人,整個世界都會跟著分出去了,於是有兩個互不相干的世界,其中各有一個一模一樣的你,只是你們倆永遠都不會碰到一起,也就無從知道對方的存在,這就是所謂平行宇宙了;往高深里說,這牽涉到量子物理學,往淺顯里說,估計大家小時候閒來沒事也想到過這個。它可以叫:平行宇宙、平行世界。
舉一個大家都可能想過的例子:穿越時空
比如說有一天,我要回到過去去殺我的外祖母。那我殺了我的外祖母,我豈不是本來就不存在?所以說這種穿越時空是矛盾的,這也就是著名的《外祖母悖論》。但我們從另一個角度看看,如果我穿越到了的是一個與我本來的世界完全不相干的世界,只是在我去到之前,那個世界的一切都跟我原先的那個世界的過去完全相同,我就算是殺了我全家,原本的那一個世界也是什麼都不會改變的。那“穿越時空”似乎就可以說通了,而所謂的那個“與我本來的世界完全不相干的世界,只是在我去到之前,那個世界的一切都跟我原先的那個世界的過去完全相同”的世界就是我們要說的平行宇宙理論中的一種;平行宇宙理論最早是由埃弗萊特於1957年提出。量子平行宇宙。基本理論

在量子學的多世界理論中提到這些平行宇宙彼此之間都有著相同的起源,而這些宇宙彼此之間的基本物理定律相同,但物理常數可能會有所不同,而它們亦可能處於不同的狀態,而且這些宇宙彼此之間沒有任何的聯繫,因此它們彼此之間沒有任何訊息互通,這些宇宙彼此之間的關係由它們之間的疊加態決定的。

疊加狀態

上一段中提到了“疊加”狀態。所謂的疊加,大概就是說:平行宇宙是重疊在一起的。它們是

平行 宇宙平行 宇宙
以重疊的狀態存在的,就是在我們的這個空間中,疊加了無數的平行宇宙,無數的平行宇宙重疊在一起,我們生活的世界是無數分之一的一個平行宇宙。
我們看不到其他的平行宇宙,因為我們重疊在一起了,由於我們這個宇宙的空間這能讓無數的平行宇宙重疊存在,如果平行宇宙彼此之間分解出來,不再重疊,而是讓各個平行宇宙之間可以取得聯繫,那么整個宇宙就可能變得極其混亂,不同的物理常數互相存在著(這是相當的恐怖的,舉個例子:光在你家裡可能比在另一個平行世界裡的你的家快一點。)這些改變,可能會讓不同的宇宙之間的物質互相影響,改變他們的本質,甚至引起一場恐怖的大爆炸,將所有的量子平行宇宙都毀於一旦。存在和形成方式

根據上一部分,量子平行宇宙是互相重疊的。
現在來說說這類的平行宇宙的形成。
根據這類的理論,量子平行宇宙是隨時隨地的、不知不覺地就會產生的。每一件事的發生都會產生一個平行宇宙,就是說,每一件事會出現不同的過程和後果,而這些不同的過程和結果都產生了一個新的平行宇宙。比如說你拋一個骰子,骰子落地後,你看到的是1點朝上,而骰子有6個面,每個面都有可能朝上。正在這個時候,就已經產生了許多個平行宇宙,每個平行宇宙中,這個骰子朝上的那一面都不同。(換一個例子:當我橫穿馬路的時候,在我的這個平行宇宙中,我可能是安全的走過去了,但就在我走到一半的時候,分解出了另一個相同的世界,在相同的那條馬路上,我可能已經給撞死了。)
總之,量子平行宇宙說明了李寧的那句:一切皆有可能
很多科幻動漫、科幻電影和科幻小說都是根據這類的平行宇宙來編故事的。

外祖母悖論

如果一個人真的“返回過去”,並且在其外祖母懷他母親之前就殺死了自己的外祖母,那么這個跨時間旅行者本人還會不會存在呢?這個問題很明顯,如果沒有你的外祖母就沒有你的母親,如果沒有你的母親也就沒有你,如果沒有你,你怎么“返回過去”,並且在其外祖母懷他母親之前就殺死了自己的外祖母?這就是著名的外祖母悖論。

量子宇宙

上一篇對量子平行宇宙理論的基礎理論、量子平行宇宙的分裂形成做了簡要的論述。
本篇要說說量子平行宇宙理論的形成過程,和將上篇的一些理論觀點加以更加詳盡的表述。

量子力學

量子力學是一門研究微觀粒子的運動規律和結構性質的基本物理學科。它的很大一個特徵就是具有隨機性。

自由電子-內部結構模型圖自由電子-內部結構模型圖

舉個例子:比如一個電子,如果是自由電子,就是說它有可能出現在空間中任何一點,每點幾率相等。如果被束縛在氫原子裡,並且處於基態(就是正常情況下),那么它出現在空間任何一點都有可能,但是在玻爾半徑(氫原子核外電子基態軌道的半徑)處幾率最大。對於你自己也一樣,你也有可能出現在月球上,但是和你坐在電腦前的幾率相比,是非常非常小的,以至於不可能看到這種情況。這些都是量子力學的基本概念,主要是說明了一些客觀的隨機可能性。

原子核-內部結構模型圖原子核-內部結構模型圖

量子力學形成後,引起了爆炸性激烈的爭論。這種理論指出,決定宇宙狀態的是一個叫波函式的數學研究對象。
所謂波函式,就是用來描繪空間中某點某時刻可能出現的幾率(既是物體在某地某時刻出現的幾率)的函式。這種幾率也叫做:物質波。

薛丁格的貓的疊加狀態

由上面的波函式可以得出:當我們沒有對一件物體進行任何的觀察時,我們對其狀態便一無所知,在這種讓人無法了解到其狀態的時候,它的狀態便存在著很多可能,這種多狀態的存在形式就是我們所說的疊加狀態。
以前有過一個實驗:用一隻貓,它被封在一個密室里,密室里有食物有毒藥。毒藥瓶上有一個錘子,錘子由一個電子開關控制,電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變,則放出α粒子,觸動電子開關,錘子落下,砸碎毒藥瓶,釋放出裡面的氰化物氣體,貓必死無疑。這個殘忍的裝置由薛丁格所設計,所以此貓便叫做薛丁格的貓。
由於這种放射性原子的衰敗是純粹的幾率性的,所以如果人們不去打開密室觀察那隻貓,那么人們對貓是死是活全然不知,此時,貓就處於被毒死或沒被毒死的疊加狀態。而當我們去打開密室時,才能看到貓是死是活,波函式立即“坍塌”成經典理論中的某種確定狀態,也就是我們現在的宇宙。

鳥和青蛙的比喻

下面我要引用和簡化原資料中提到的鳥和青蛙的比喻:
我們假設物理學家們站在外部的視點,好像飛在空中的鳥審視地面;而觀測者則站在內部的視點,就好比被鳥俯瞰的一隻青蛙。
在鳥看來,抽象量子世界內部卻包含了大量平行的世界。它們一刻不停的分裂、合併,如同經典理論無法描述的一堆量子現象。在青蛙看來,觀察者感知的只有全部真相的一小部分。它們能觀測到自己所在那個第一層宇宙。
每當人們被問及一個問題、做一個決定或是回答一個問題,他大腦里的量子作用就導致複合的結果,諸如“繼續讀這篇文章”和“放棄閱讀本文”。在鳥看來,“作出決定”這個行為導致該人分裂成兩個,一個繼續讀文章而另一個做別的去了。而在青蛙看來,該人的兩個分身都沒有意識到彼此的存在,它們對剛才分裂的感知僅僅是經歷了個隨機事件。他們只知道“自己”做了什麼決定,而不知道同時還有一個“他”做了不同的決定。

希爾伯特空間

看了上面舉得例子,然後來聯繫第一層平行宇宙來論述:上面舉的例子同樣出現在第一層平行宇宙中。
但在第一層平行宇宙中,你與另個相同的你距離十分的遙遠。而在第三層平行宇宙中,你的分身則住在另一個量子分支中,你和他之間的世界被一個叫做希爾伯特空間的無限維度空間分開了。 在數學領域,希爾伯特空間是歐幾里德空間的一個推廣,其不再局限於有限維的情形。與歐幾里德空間相仿,希爾伯特空間也是一個內積空間,其上有距離和角的概念(及由此引伸而來的正交性與垂直性的概念)。此外,希爾伯特空間還是一個完備的空間,其上所有的柯西列等價於收斂列,從而微積分中的大部分概念都可以無障礙地推廣到希爾伯特空間中。希爾伯特空間為基於任意正交繫上的多項式表示的傅立葉級數和傅立葉變換提供了一種有效的表述方式,而這也是泛函分析的核心概念之一。希爾伯特空間是公式化數學和量子力學的關鍵性概念之一。
一個抽象的希爾伯特空間中的元素往往被稱為向量。在實際套用中,它可能代表了一列複數或是一個函式。例如在量子力學中,一個物理系統可以被一個復希爾伯特空間所表示,其中的向量是描述系統可能狀態的波函式。詳細的資料可以參考量子力學的數學描述相關的內容。量子力學中由平面波和束縛態所構成的希爾伯特空間,一般被稱為裝備希爾伯特空間(rigged Hilbert space)。

關於平行宇宙的補充

是的,或許在這個宇宙之外,還存在著無限個平行宇宙,但是,當一個平行宇宙中的人在某種方式下進入了另外一個平行宇宙,有可能會導致這兩個宇宙發生不平衡關係,導致缺失一方加速坍縮,另一方則會加速膨脹,最終導致一方因過度膨脹而爆炸,另一方則會形成一個新的黑洞,去吞噬周邊平行宇宙,在這種情況下,平行宇宙會變得不再平行,最後結果就是引起整個空間的不平衡,導致所有宇宙毀滅,之後,空間會再次爆炸,當然,這個過程會持續很長時間,最終形成一個新的體系,周而復始.不會完結。

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