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。
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。