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【分享】《发现平行世界》(选自《新发现》2007年8月号)

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天文物理学家认为,在我们的宇宙之外,可能还存在着别的宇宙。现在要搞清楚的,就是如何能够到达那些宇宙……

撰文:Fabrice Nicot
编译:全志钢

  平行宇宙就在我们身边。没错,是真的。其实你经常与它不期而遇。比如上个周末你丢了钥匙的时候。你想过没有:你的钥匙可能是溜到了一个平行世界中,躲在那里和你藏猫猫?再举一个例子。有人邀请你去参加派对,可是当时你已经又累又困,只想回家放松一下好好睡一觉。结果,第二天,你得知自己心仪已久却从不敢向她表白的女孩去参加了这个派对,这令你懊丧不已,不禁想,要当时去了的话,人生也许就会大不同,也许有机会和那心上人儿说说话,也许……而这另外一种可能性,也就是一个平行宇宙。现在,你明白这是怎么回事了吗?其实你早就对我们的主题有所了解了,对不对?什么?你觉得这只不过是个文字游戏,是个玩笑?你错了!许多大物理学家都对这些平行宇宙兴趣盎然。他们的目的当然不是要去那里寻找丢失的钥匙,而是希望能够找到一条道路,带领物理学走出几十年来面临的死胡同。那么,我们出发吧,去物理学家们所想象的那些奇异的宇宙看看。别担心:我们一定会把你平平安安地带回来。我们保证!

量子的宇宙

  说起平行世界,科幻连续剧《旅行者》(Sliders)的爱好者们肯定兴奋不已!这部连续剧的大致内容是:物理系大学生昆·迈洛里(Quinn Malory)制造了一台可以穿梭往返于不同的平行世界之间的机器;在每一个平行世界中,历史的发展都与我们所知的不同:恐龙仍然生活在世界上,30岁以上的人才享有政治权利……当然,这纯粹是一个科幻故事,不过,理论物理学家们并不排除这种世界存在的可能性。

  这门物理学描绘的是无穷小的世界:原子和构成原子的基本粒子。在这么小的级别上,是无法对事物及其位置加以准确描绘的。它们都处在不同状态的叠加之中,而每种状态都具有不同的存在可能性。为理解这一点,我们举一个现实世界的例子。你有5个蓝色珠子和5个红色珠子。你把它们都放到一个纸盒子里,封好盒子。这时你可以说:“我的盒子里有一些蓝色或红色的珠子。”好了。现在,我们来看看量子的世界。你要做好思想准备了!因为,在这里,每一个珠子都既是红色的又是蓝色的。它同时拥有两种颜色(这便是我们所说的叠加状态)。只有当你把一个珠子抓在手里查看时,它的颜色才“确定”下来:要么是红色的,要么是蓝色的,两种可能性是均等的。是的,别紧张,大家都和你一样,觉得这种现象很奇怪。不仅如此,接下来的小实验将向你展示这种状态叠加的一个具体结果。

  从盒子里随机取出4个珠子。比如你取出了3个红色珠子和1个蓝色珠子。这个结果,不管是从传统物理学还是从量子物理学的角度来看,都是有价值的。但如果你用你得到的这4个珠子再来做一次抽签的话,其结果便会令人困惑。把它们放到另一个盒子里,再一个一个地把它们取出来。从传统物理学角度来看,你取出来的一定会是3个红色珠子和1个蓝色珠子。而在量子物理学的世界中,你取出来的,可能是4个红色珠子,也可能是4个蓝色珠子,甚至可能是2个红色珠子和2个蓝色珠子,等等。是的,你的理解是正确的:有些珠子改变了颜色!这是可能的,因为量子的珠子同时具有两种色调。在每一次抽签时,它们都有可能改变颜色。这听上去令人疯狂,但通过一些非常严肃的实验,人们确实观察到了类似的结果:区别不同电子的某些属性(不包括颜色,因为电子没有颜色)会发生这样的改变。

世界无限的可能性

  别紧张,一个粒子可以同时存在于两个不同状态之中,这不仅令你困惑,也令许多物理学家不解。他们尤其无法解释的是,为什么珠子的颜色必须要被看到(在物理学上,这意味着对珠子的状态进行测定)后才能确定下来。正是为了破解这个奥妙,物理学家们设想了量子平行世界的存在。再以珠子为例。在将它抽取出来之前,它既是红色的也是蓝色的。当你将它从盒子里拿出来看到它时,这个宇宙就一分为二了:在一个宇宙中,珠子是红色的,而在另一个中,它是蓝色的。这样,确定颜色的问题就解决了。



IP属地:上海1楼2007-08-22 13:32回复

      将这个设想推广到我们的日常生活中,结果就是:存在着大量不断分化着的平行宇宙。你犹豫着是该进A门还是B门?在一个宇宙中,你会走进A门,而在另一个宇宙中你会走进B门……因此,在我们身边,存在着无穷多的我们看不到的平行世界。而我们所生活的世界正如被设定在一个频率上的收音机。假如我们能找到改变频率的按钮,我们就能像《旅行者》中所描绘的那样,从一个宇宙穿行到另一个宇宙……

    泡泡状的宇宙

      为什么有的东西会转瞬即逝?这是物理学家们正在努力探索的一个真真切切的问题。他们越是仔细分析物理学的定律,就越觉得我们的存在真是幸运。不仅是我们人类,连所有的恒星、星系的存在,都是物理学常量所造就的奇迹。多亏了它们,物理学家们才能解释原子的稳定性、解释月亮绕着地球转、解释太阳为什么会发光……一旦某一个常量发生丝毫的改变:整座物理学大厦就会崩塌。这样看来,自从宇宙诞生之初就一直主宰着它的所有这些常量似乎是被精心设计好的!这种想法的确让人觉得温暖……但也有些荒唐。因为,没有什么理由使得这些巧合非得出现。到底是什么让这些常量取了这些值而不是其他的值呢?面对这个问题,不妨向平行宇宙寻求答案……

      其实,你可以想象一下,存在着的由自己温馨的常量主宰着的宇宙并不是只有一个,而是有着成千上万个,每一个宇宙都有着自己不同的常量。这就像是抽奖一样,我们的宇宙投中了正确的数字组合,这便使得原子、分子乃至生命得以出现。这真是一个特大的奖励!于是,我们才能在这里感慨我们的幸运。而其他的宇宙抽到的是错误的号码,因此它们没有产生生命的希望。当然,既然它们永远不会出现生命,也就没有人会为此哀叹了……

        还需要搞清楚的是,这些新的宇宙是如何形成的。或者说,宇宙的抽奖是何时何地举行的。就是这么一回事!想象一下,它们其中的一个被挤下了场会怎么样?不要恐慌……这种抽奖可能是在物理学上最著名最奇特的地方——黑洞中进行的。在黑洞里,空间和时间被极度扭曲,物理学家们无法想象在这种环境下物理学定律会变成什么样。于是,有一些理论便设想黑洞是通往别的宇宙的通道。

        如果是这样,我们就可以把宇宙想象成一串接连而生的泡泡状的宇宙。(泡泡状宇宙的理论设想从父宇宙中不断自发地衍生出多重的宇宙。黑洞就是通向这些宇宙的大门。每个宇宙都有着自己的物理定律,这些定律也许与我们这个世界的有着很大差异。在某些情况下,甚至连原子都无法形成。如果没有恒星,那么这些世界就会陷入永恒的黑暗。)这种设想对我们原先许多观点都提出了质疑。因为,直至今日,我们一致认为这种宇宙抽奖只进行过一次。那便是137亿年前的大爆炸。但如果接受平行宇宙存在的观点,就意味着这种宇宙抽奖一直在进行着。早就了我们的这次宇宙大爆炸只不过是其中之一而已。这种推理的结论就是:与我们原来以为的不同,大爆炸并非整个宇宙的起源,而只是我们这个宇宙的肇始。在它之前,已经发生过许多次同样的大爆炸,在它之后,同样的大爆炸仍在继续发生。

        根据这种理论,我们的常量就不那么神奇了。然而,它们是如此地精确,仍然令人惊异。因为所有正确的常量聚集在一起的几率还是微乎其微的。美国天文物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)提出了一项补充理论用以诠释这一惊人的现象:宇宙是一代代进化的。一个世界诞生于另一个世界,并继承了其“父亲”的某些特征,包括那些常量。这就有一点像父母亲会把自己的部分基因传给自己的孩子一样。这促使斯莫林开始猜想宇宙的进化是否也存在着一种自然选择的规律。

        其实,黑洞的形成并催生另一个宇宙的前提条件是存在着恒星(黑洞诞生于恒星)。换言之,不能生产恒星的宇宙是没有机会“自我繁殖”的。“繁殖力”弱的宇宙注定要消失,而“繁殖力”强的宇宙则能够延续。这样看来,我们以及我们周遭物质的存在并不全是巧合的运气,而是一连串类似于生物界进化的结果。这种理论解释近乎完美!
    


    IP属地:上海2楼2007-08-22 13:32
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          那么缺陷在哪里呢?很简单,这项近乎完美的理论在目前几乎是无法验证的,尽管许多物理学家正在竭尽全力为其寻找证据。如果你想助他们一臂之力的话,你也许可以申请成为志愿者,纵身跃入一个黑洞之中,去看看在那条隧道的另一端是否存在着光明!

      界限之外

          好了,为了帮你那已经过热的神经元降降温,我们来看最后一种最容易理解的平行宇宙吧。而且,这个平行宇宙是肯定存在的。怎么会这样呢?很简单,这另一个世界就在我们的宇宙中。只不过我们看不到它,因为它太远了。不要以为要看到它只是一个时间的问题。不要以为靠建造功能无比强大的望远镜就能看到它。不,它是不可能被看到的,因为它在界限之外……

          需要说明的是,这个界限指的是“宇宙的”界限。宇宙界限指的是在理论上太空中可以被观察到的最远的地方。这只是一个光线的问题。其实,要看到一个东西,就必须要等到它的光线来到我们眼前。这很合理。然而,光线并不是像我们以为的那样,是瞬间弥漫在太空中的。光的前进速度的确很快:每秒300000公里。比如,你在距离你妹妹3米远的地方打开手电筒,手电筒的光线在0.00000001秒的时间就能到达她眼前。但你要知道,在此期间,手电筒已经亮了,致使她还不知道。在宇宙中也是这样。一些恒星诞生了,发亮了,但我们还不知道。所有这些我们看不到光线的星体就构成了一个隐藏着的宇宙;在天文物理学家们看来,这才是平行宇宙的最基本形态。没有任何迹象表明这个平行宇宙和我们的宇宙有什么不同。那里应该和我们的宇宙一样,充满了星系和恒星。

      永远无法了解的世界

          关于这个平行宇宙,我们唯一清楚的是它的边界。它始于以地球为中心、约450亿光年为半径的球体之外。这个数字是怎么来的?是根据光速、宇宙的年龄以及宇宙扩张的情况推算出来的。事实上,我们宇宙的年龄大概是140亿年,我们所看到的宇宙中的光线没有超过140亿年前发出的。理论上,在这140亿光年以外的位置我们是不可能看到的。然而,在发出这一光线的时刻和光线到达我们眼前的时刻之间,宇宙变大了。因此,由于宇宙的膨胀,我们可能观察到的宇宙的边界就不是140亿光年,而要大得多。天文学家们如今认为大约是距离我们450亿光年。
          
          那么……于是所有位于这个球体之外的东西没有足够的时间将光线传到我们眼前。尽管宇宙界限在不断增长(每年增长1光年),但不要指望我们有一天能看到这个平行世界。随着我们宇宙的膨胀,这个平行世界在不断地远离我们。宇宙界限追逐着它,却永远抓不住它。


      IP属地:上海3楼2007-08-22 13:32
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        百度抽筋。。。发主题也可以连着3次。。。长见识了。。


        IP属地:上海4楼2007-08-22 13:33
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          还好第四次发出来了。。。我还以为我网络的问题呢。。


          IP属地:上海5楼2007-08-22 13:34
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            哦……杂志吧……挺有意思的科普文……只是不要太当真就可以了……

            话说Nicot最近又活跃了,呵呵…


            IP属地:英国6楼2007-08-22 13:39
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              恩恩


              7楼2007-08-22 17:56
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                Compj

                没想到你也会发正经的帖子啊!


                IP属地:山东8楼2007-08-22 18:05
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                  太阳还在东面么?


                  9楼2007-08-22 18:08
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                    其实我在想《新发现》杂志发的这篇东西根本不是新发现,怎么卖的出去?……………


                    IP属地:英国10楼2007-08-22 18:26
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                      杂志名字只是名字而已。。。不要太当真的了。。。其实这个杂志是法国的科学类杂志名字是《Science&Vie》,中国人大概为了吸引眼球翻译成《新发现》。。


                      IP属地:上海11楼2007-08-22 19:03
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                        呵呵……说说嘛,当然不会当真了……其实所有的科普杂志都有一个弊病,就是误导性很强,不知道的人很容易误解其中的话,或者分辨不出哪些对,哪些有待证明,哪些错……

                        所以对这种杂志基本是看过一笑了之……

                        个人基本只看专业杂志,真的很强悍………


                        IP属地:英国12楼2007-08-22 19:08
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                          感觉很多都是中国的翻译问题。。。有时侯会翻译得很莫名其妙。。


                          IP属地:上海13楼2007-08-22 19:10
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                            是的,所以我是看原版的…………

                            以上………


                            IP属地:英国14楼2007-08-22 19:11
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