电影中经常有这样的场景,主角在异世界遇见自己,然后一起拯救世界。有人会说,看到“自己”会破坏时光隧道,这是不可能发生的。

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注意这不是穿越,而是这个世界遇见那个世界。理论上,这两个主角可以看作是两个不同的个体。这是科幻影视作品中最受欢迎的平行世界。很多人认为这只是编剧想出的讲故事方式。众所周知,早在几十年前,物理学家就试图证明平行世界的存在。更有什者,不惜以“虐猫”的方式,向世人展示量子物理的世界

神秘的“量子”

量子力学

“未定,量子力学”成为了一些人的口头禅。这不是因为量子力学反应灵敏,也不是因为它能解决世间万物的难处,而是因为是普通人难以理解的量子力学,甚至用它来解释都会出现超越一般认知的情况。

说到量子力学,就不得不提普朗克和爱因斯坦两位物理学巨匠。从某种程度上说,他们是量子力学的奠基人。1900年,物理学界充斥着这样的言论,就是人体物理学已经完善,整个学科就像一座大楼,已经建成并投入使用,后续的物理学家只需要在这座豪宅里尽情享受吧。

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普朗克和爱因斯坦

虽然当时乌云笼罩着整个物理界,但没有人注意一场改变世界的风暴的形成。这座被认为是完美的物理建筑叫做ClassicalPhysics。经过三百年的风风雨雨,它在物理学家眼中近乎完美,即使经典物理学无法解决微观问题。

1905年,爱因斯坦的跨时代相对论诞生,一个全新的体系摆在世人面前。经典物理学中有时间和空间,它们存在但不在同一个系统中,它们彼此分开。爱因斯坦提出了另一个概念——时空。从这一刻起,我们的世界可能就不一定和肉眼所见的世界一样了。几乎在同一时间,著名的普朗克公式问世,标志着一个新时代的到来,经典物理学成为过去式

普朗克的黑体公式

一时间,量子物理理论如雨后春笋般生长,涌现出一大批我们熟悉的大师。诺贝尔物理学奖在那个时代就像“批发”一样,每年都会诞生一个惊天动地的理论。

他们中间有一个不一样的物理学家。他以一个假设的实验展开了长达一个世纪的讨论,

“猫杀手”薛定谔

与著名物理学家薛定谔关系最密切的词条不是波力学或薛定谔方程,而是。薛定谔用一只小猫的“生与死”来展现所谓的平行世界。薛定谔假设了一个实验,把猫和镭、氰化物放在一个密封的盒子里。众所周知,镭是一种放射性物质,它的发现者是著名的科学夫妇居里夫妇。放射性元素有一个特性,它的半衰期为,镭有50%的概率进入的半衰期。

一旦盒内的镭进入半衰期,就会激活里面的氰化物,释放出有毒物质,猫就死了。这个实验只是一个假设。毕竟是猫,又是镭。可能猫被辐射了,做实验的人也被辐射了。

毫无疑问,这个实验非常危险,箱子里的小猫难逃一死。然而,薛定谔却给出了一个让人难以想象的解释,猫处于“半生半死”的状态。薛定谔认为,镭有一半的概率不会衰变,所以不会引发有毒物质的释放,猫不会死,生死概率各半。只要不开箱子,猫就处于既生又死的状态。但我们知道,现实中不可能存在这种生死存亡的情况。这偏离了我们的认知。

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薛定谔是奥地利物理学家,量子物理学的杰出代表。这个实验存在。镭的衰变属于微观尺度,而猫是宏观的东西。薛定谔用猫的生死引入微观视角,证明了量子的存在。这个虚拟实验被称为经典量子实验。对量子物理感兴趣的人给了薛定谔一个称号——“虐猫者”

从薛定谔的猫延伸出来,提出了一个新名词,那就是平行世界。

平行世界

在薛定谔的实验中,猫的生命状态处于未知状态,所以有两种可能,一种是猫死了,一种是猫还活着。这样就出现了两个不同的世界,一个是猫死了的世界,一个是猫没死的世界,而且这两个世界的猫互不干涉彼此。

我们甚至可以说,两个世界的猫已经相互独立,成为一个新的个体。由此我们可以认为我们的世界是一个平行世界,除了我们的世界之外还有另一个世界。世界上可能真的有另一个我。

我们用摩天大楼来对比平行世界,每一层都是一个世界。每层楼都有一个叫小明的人,但他们只是同名同貌的人。每个人之间没有关系,也不会互相影响。比如一楼的小明是学生,二楼的小明可能是农民工,三楼的小明可能早婚了。

理论上,这些小明是不可能遇到的,除非有什么力量可以打破每层楼之间的壁垒,让小明遇到。与穿越时空不同,小明的相遇并不会打破时空隧道,而是让各个世界都变得混乱。

时空隧道构想

平行宇宙

很快人们就发现平行世界并不是最大的范围,它属于平行宇宙

平行宇宙是一个集合,包括平行世界、平行时空、平行次元等。。物理学家认为,所谓的平行宇宙其实与物种起源非常相似。它们都与之前的宇宙有区别,与原宇宙并存。唯一不同的是,物种之间会有竞争,适者生存。平行宇宙一旦分化,就和原宇宙没有关系了。它们彼此独立存在

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想象一下,把6500万年前的地球和那颗小行星一起放进薛定谔的实验箱里。可能会或可能不会撞击地球。打中了,恐龙就灭绝了,不打中了,恐龙就继续生存下去。这时候的恐龙就像薛定谔的猫一样,濒临灭绝和不灭绝。所以灭绝的恐龙和未灭绝的恐龙生活在两个平行的宇宙中。也就是说,在另一个空间的地球上,可能还生活着恐龙,可能永远不会进化成人类

平行宇宙不是穿越,是根据量子理论推导出来的。物理学家发现,每个量子都有不同的状态,也就是说,宇宙的状态不是单一的,而是多个宇宙通过共存,形成平行宇宙。很可能存在多组平行宇宙。根据美国物理学家马克斯·特马克的研究,平行宇宙分为四类。

第一层平行宇宙是的最基本层次,说明的宇宙空间是无限大的,物质分布是均匀的。这样一来,即使某件事在一个宇宙中没有发生,在另一个宇宙中也可能发生。所以,应该存在无限多颗星球,上面也有人类,而这些人中,还有和我们现在长相一样的人。第一层平行宇宙,就是我们最熟悉的那种平行宇宙。

第二层平行宇宙又叫暴胀气泡在一级平行宇宙中的范围太大了,太笼统了。这些宇宙属于不同的类别,并且比无穷远更远。这是什么概念?假设以光速飞行,给定无限时间,人类是无法到达二级平行宇宙的。究其原因是还在各个一级宇宙之间膨胀,这个速度和范围超乎想象。但是,如果宇宙的膨胀速度减慢,理论上,人们可以在任意距离到达第一级平行宇宙。

第三平行宇宙是等分支的量子波函数。如果说前两层平行宇宙离我们很远,那么第三层平行宇宙可能就在我们身边。只要有一个量子事件的随机结果,那么所有的结果都会实际发生,所有的事情一起发生,这就是三级平行宇宙。不过,目前关于第三层平行宇宙的争议很大。

第四层平行宇宙有不同的基本物理方程。我们都有疑问,为什么是这些特定的方程式而不是其他方程式?这是第四层的钥匙,是一个数学结构,数学结构的意义就在那里。

世界的真面目

因为平行宇宙是建立在量子物理学的基础上的,不是人类的想象,所以物理学家认为平行宇宙是可以探测的的。虽然平行宇宙各司其职,互不干涉,但人所在的宇宙和另一个平行宇宙还是会发生碰撞。这次会在宇宙微波背景辐射中留下痕迹。英国天文学家通过研究宇宙微波背景辐射图,发现我们的宇宙不止一次进入其他宇宙。

普通人很难理解平行宇宙。著名物理学家、平行宇宙的重要奠基人玻尔曾说过,如果每个人都能理解量子物理,那这就不是量子物理,不理解很正常。人们探索平行宇宙,不仅仅是为了更多的影视剧题材,因为平行宇宙与量子物理有着密切的关系。如果把量子物理研究透彻,平行宇宙就很容易解决了;如果平行宇宙被证明,那么量子物理学将获得深刻的发展。

现在回头再看生死未卜的小猫,觉得一切都是那么的不可思议。促进了量子物理学的发展,在某种意义上,证明了平行宇宙的存在。没有它,或许在量子领域,谁也无法取得突破。其实薛定谔并没有亲自进行这个实验,也就是说这个实验中没有物理猫改变物理学,一切都是薛定谔的假设。然而人们还记得这只虚拟猫,并称它为“薛定谔的猫”

我们可以猜测,在平行宇宙中,薛定谔真的用猫做了这个实验,一只猫死在了实验室里;而在另一个平行宇宙中,在薛定谔的实验室里,镭并没有发生衰变,而是存活了下来。