我们的宇宙包含我们所知道的一切——从行星、恒星和星系到空间和时间本身。据天文学家估计,它的大小确实令人震惊,直径约为930亿光年。但如果我们的宇宙不是唯一的呢?如果另一个宇宙在未被发现的情况下嗡嗡作响,就在我们的“旁边”呢?

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宇宙学家称这个想法为“多元宇宙”。这个概念可能看起来有点疯狂,但当你真正开始思考它的含义时,它会变得更加奇怪。如果多元宇宙理论是正确的,那么就有一个宇宙,那里的一切都与这个宇宙完全一样。同时在某些平行宇宙中,您很可能在喝着奶茶的同时用手机阅读这篇文章。

  四种平行宇宙!

“多元宇宙”的概念虽然被富有想象力的科幻小说或电影推向社会,但它的诞生还是有一定的理论基础的,如弦理论和量子力学,甚至作为天文学家当前研究的的宇宙膨胀理论也预测了多元宇宙的存在。

一个多元宇宙可能充满了与我们几乎相同的其他宇宙——或者它们可能有着难以想象的不同。无论哪种方式,平行宇宙的领域都开辟了许多有趣和令人难以置信的可能性。正如许多小说作者多年来所设想的那样,如果有无限的其他宇宙,那么至少有一些包含你自己的另一个副本。但是这些副本的你也可能体验到一个完全不同的物理现实,因为每个宇宙的自然法则不一定都相同。

根据麻省理工学院数学家、物理学家马克斯·泰格马克(Max Tegmark)的说法,平行宇宙可以有四种不同的风格。

平行宇宙不可能有任何与我们自己的宇宙在性质上是新的和不同的东西。

平行宇宙可能有完全不同的基本物理定律。

平行宇宙可能具有相同的基本物理定律,但起始条件不同。

平行宇宙可能具有相同的基本物理定律,但有效的制度不同。

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多年来,许多科学家都驳斥了多元宇宙的想法,因为一个简单的事实:如果你不能离开我们自己的宇宙,那么就没有办法证明任何其他宇宙存在。然而,并不是每个人都同意这个前提。

  平行时空或许有你的另一个副本!

我们如何证明我们生活在多元宇宙中?如果我们的宇宙与另一个宇宙相撞,它会提供一些证据,尽管我们是否能幸存下来研究它还不清楚,不过时空在理论上可以证明。

科学家们也无法确定时空的实际形状是什么,因为宇宙的形状取决于它的密度。如果它的密度大于临界密度(宇宙停止膨胀所需的平均物质密度),则宇宙将封闭并形成弯曲形状;如果少,它会形成一个有点像马鞍的形状。但如果宇宙的实际密度等于临界密度,正如科学家们所认为的那样,那么它就会像一张扁平的纸一样永远延伸。

如果情况确实如此(许多科学家认为这是可能的),那么如果你走得足够远,你最终会到达与我们几乎相同的地区。毕竟,无限的数列有无限的可能性,但空间中粒子的排列方式却是有限的。这意味着在某些时候,将会有重复。

因此在某个地方,如果你沿着时空时间线看得足够远,可能会看到有一个近乎平行的地球,那里有一个与你几乎完全相同的副本正在阅读这篇文章,同时喝着奶茶。

另外我们可观测的宇宙只在光在我们的宇宙存在中传播的范围内传播,这相当于直径约为930亿光年。如果我们假设我们当前的物理定律是正确的,我们可以对宇宙在它自身弯曲之前必须达到的最小尺寸设置限制。同时观测告诉我们,如果宇宙确实向自身弯曲并闭合,那么宇宙中不可观测部分的半径必须至少是可观测部分半径的250 倍——直径至少为23万亿光年,体积超过是我们能观察到的体积的1500万倍。

然而,也有可能整个宇宙只比我们能观察到的部分大一点,并且存在一个“边缘”。如果是这样,那么超出该边界的时空本质上将被视为它自己的宇宙。一些物理学家认为,如果有东西超出了我们的宇宙,它可能是另一个宇宙。

  永恒的膨胀可能会产生新的宇宙!

暴涨原理表明宇宙在大爆炸后迅速膨胀,就像一个巨大的气球。根据宇宙学家的说法,当这种膨胀大规模发生时,不同的空间可能在不同的时间停止膨胀。本质上就像宇宙中形成的气泡,然后这些其他宇宙气泡就会远离我们,远远超出观察范围。我们自己的宇宙作为这些气泡之一存在,意味着如果有多个宇宙,每个宇宙都会有自己独特的物理定律。

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而且在量子力学理论中,可能还有其他方式可以产生多个宇宙。例如,物理学家理查德·费曼( Richard Feynman) 的量子场论方法将现实的可能性引入为“替代历史的加权总和”。该理论提出,当两个电子相互接近,然后偏转和散射时,它们的整体行为必须考虑到每条可能的中间路径,并且应该根据每条路径发生的可能性对这些进行加权。

再如美国量子物理学家艾弗雷特三世(Hugh Everett III)进一步提出了对量子力学的重新解释,其中每次粒子相互作用时,现实都会分成一组平行流,每个流都代表不同的可能结果。因此,观察量子实验的研究人员同样会分裂成多个自我。研究人员的每个版本都会确信它们是真实的,并且不知道其他版本的存在。

还有,如果数学只是我们用来理解宇宙的一个系统,那么也许在不同的宇宙中还存在其他数学结构。在这个理论下,也许还有另一个宇宙——2+2=5。然而,如果数学是一个基本的现实,那么每个宇宙都将由它平等地定义。

最后想说的是,无论多元宇宙的概念是否真实,它可能仍然是那些无法回答的问题之一,至少在这个宇宙中。

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