想象這樣一個場景:清晨,你如往常一樣,按掉鬧鐘,從床上爬起,洗漱、吃早餐,穿好衣服,隨后拎上包便打開家門,準(zhǔn)備出門上班。路上,你看到不知被誰扔下的一個易拉罐,你順手撿起,把易拉罐扔進(jìn)了不遠(yuǎn)處的垃圾桶——又做了一件好事,你不禁在心里想。 然而,你能想象嗎?在距離地球幾乎無限遠(yuǎn)的另一個和地球極其相似的星球,一個與你長得一模一樣的人,竟然從起床起便一直和你做著相同的事!洗漱、早餐、出門……只不過,他并沒有注意到路上的易拉罐,而是直接往前走去。 這并非只是在科幻電影中出現(xiàn)的場景,反而很有可能真實存在于現(xiàn)實中。這正是如今科幻作品中常被提及的——平行宇宙理論!在距離地球10的10的29次方米外,可能正存在著“另一個你”,跟現(xiàn)在的你一樣,正在閱讀這篇文章! 平行宇宙究竟是什么?這是一個關(guān)于“宇宙”之外究竟是什么的天文學(xué)問題,也是一個關(guān)于人類究竟如何存在于宇宙中的哲學(xué)問題。這個問題是如此宏大,然而,它的起源卻來源于物理學(xué)中最微小的東西——量子。 宇宙之外是什么?宇宙之外有什么?這一問題對于人類來說似乎還太過遙遠(yuǎn)。畢竟,我們連自己繁衍了萬年的地球都還不甚了解,還有著許多未曾探索的區(qū)域;更何況是龐大的太陽系,我們甚至還無法進(jìn)行任何形式的星際旅行——而這一切,和宇宙的浩瀚比起來都只像一粒沙,渺小得微不足道。 不過,好奇是人的天性,即使我們無法觸碰光年之外的星星,也不妨礙我們暢想:宇宙會有一個“邊界”嗎?在這“邊界”之外,又存在著些什么呢? 要想解答這一問題,我們必須先定義一下,“宇宙”到底是什么——否則,一切討論不過只是在做文字游戲。 宇宙是什么?有一句話這么說:“上下四方曰宇,古往今來曰宙”?!吧舷滤姆健敝傅氖?strong>空間的范疇,“古往今來”指的是時間的范疇,在這樣的概念中,“宇宙”指的自然就是包括一切空間和時間在內(nèi)的所有事物。 然而,如果這么說的話,“宇宙之外”這個問題就失去它的意義了,畢竟,“宇宙”在這里已經(jīng)包含了所有的事物,是一切存在。一切存在之外還能存在什么呢?這就成了無趣的“套娃”了。 因此,為了解決這一問題,我們必須引入一個新的概念——“可觀測宇宙”(又叫“哈勃體積”)。顧名思義,簡單地說,可觀測宇宙就是以人類為中心,看向每一個方向,可以觀測到的所有宇宙的范圍,用一個詞概括,就是“目之所及”。 然而,所謂的“觀測”,并不只是人類單方面的行為。實際上,這一過程除了需要人“看”的動作以外,還需要滿足一個條件——光的傳播。也就是說,可觀測宇宙包含了兩個方面的意思:第一,是足以讓觀測者觀測到該范圍內(nèi)的物體;第二,是物體發(fā)出的光可以到達(dá)觀測者。 這兩個條件看似很容易滿足。畢竟,哪怕是與我們相隔再遠(yuǎn)的恒星,只要時間夠長,它發(fā)出的光就應(yīng)該總有一天可以到達(dá)地球,并被人類觀測到。這么說,我們的可觀測宇宙的范圍,應(yīng)該會隨著時間的推移越來越大,直到某一個時間點,人類窮盡了宇宙的范圍,觀測到所有存在的星星。 然而,實際情況卻并非如此,因為宇宙其實是“運(yùn)動”著的,它在不斷地膨脹,甚至,是以超越光速的速度在膨脹! 1929年,美國天文學(xué)家埃德溫·哈勃從其他星系中觀測到了一個里程碑式的現(xiàn)象——“紅移現(xiàn)象”。 在宇宙中,它指的是天體與地球的距離產(chǎn)生變化時,其電磁輻射會因種種原因出現(xiàn)頻率降低的現(xiàn)象,在可見光波段則表現(xiàn)為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離,在我們眼中的表現(xiàn)即是越來越紅,隨后越來越暗淡,直到徹底從我們的視野中消失。 根據(jù)這一現(xiàn)象,哈勃驚奇地發(fā)現(xiàn),距離地球較為遙遠(yuǎn)的星系,竟然正在急速地遠(yuǎn)離地球!反之,則是有一部分距離地球較近的星系,正在向我們靠近。 這意味著什么?把時間無限倒退回過去,所有的天體按照來路返回,那么,很有可能,宇宙起源之初存在一個“奇點”,它因某種不可知的原因發(fā)生了“爆炸”,隨后奇點中的所有物質(zhì)全被“拋”向了周圍,它們越飛越遠(yuǎn),并逐漸在這一過程中聚合、變化,形成了如今的行星、恒星等各類天體。 經(jīng)過137億年的演化,所有曾經(jīng)存在于宇宙奇點中的物質(zhì)還未停止它們被“拋”出去的運(yùn)動,持續(xù)地向外飛去。由此,哈勃認(rèn)為,整個宇宙是不斷地在膨脹的。后來,哈勃的觀點發(fā)展成了現(xiàn)今天文學(xué)流傳較廣的兩大理論——“宇宙大爆炸理論”以及“宇宙膨脹理論”。 宇宙膨脹的速度究竟如何?天文學(xué)界還沒爭論出個所以然來。 但并不難理解,假設(shè)我們站在宇宙奇點的位置,行星A朝著一個方向遠(yuǎn)離奇點,同時與它相對的行星B則從反方向遠(yuǎn)離奇點,那么行星A和行星B即使遠(yuǎn)離奇點的速度并不快,但日積月累,它們之間的距離越來越遠(yuǎn),光需要走的距離也越來越遠(yuǎn),那么,總有一刻,兩顆行星之間的距離會讓光永遠(yuǎn)也無法到達(dá)對方的視野,即造成了視覺上的“超光速”。 這時,站在行星A上再也無法觀測到行星B,反過來也是一樣的。 同樣的道理,把行星A換成地球,我們就很好理解這一切了。對于人類來說,有一部分遙遠(yuǎn)的宇宙會因為相同的原因,永遠(yuǎn)都無法被我們觀測到,而從理論上來說,這一部分宇宙就在可觀測宇宙之外。 從這個意義上說,對于人類的“宇宙之外”,即可觀測宇宙外部的宇宙空間,實際上應(yīng)該與我們現(xiàn)在所處的宇宙空間差不多。因為我們遵循著同樣的物理規(guī)律,同樣會誕生生命宜居的行星,同樣會在機(jī)緣巧合之下有生命不斷繁衍并形成文明,同樣會有外星人遙望天際,測算出它們的可觀測宇宙——相對地,它們的可觀測宇宙中也不包含著地球的存在。 由此,還誕生了一種關(guān)于外星文明的猜測——孤島論。這種觀點認(rèn)為,宇宙中除了人類外必然還存在其他的文明,而我們之所以至今還未和它們產(chǎn)生聯(lián)系,正是因為不同的文明各自位于其不同的可觀測宇宙中,就好像劃定了彼此活動的范圍一樣。 來自不同文明的光和信號由于宇宙的膨脹,永遠(yuǎn)也無法到達(dá)位于其可觀測宇宙之外的另一個文明,宇宙中的文明就好像一個又一個的孤島,永遠(yuǎn)無法與其他文明接觸,甚至永遠(yuǎn)無法觀測到其他文明的存在。 那么,再細(xì)究一下,假設(shè)我們的視線可以看見無限遠(yuǎn)的星系,我們可以看到宇宙中的所有星系,看見宇宙的“邊緣”,那在這個邊緣之外,我們所處的整個宇宙之外,又會存在著些什么呢? 正所謂“樂極生悲”、“苦盡甘來”、“物極必反”,我們老祖宗的大智慧往往直到今天也能為我們指引迷津——當(dāng)一個問題朝某一方向發(fā)展到極致時,往往需要從這一問題的反面去思考,反而可以得到解答。于是,當(dāng)科學(xué)家們把眼光投向最小的物理單位——量子時,宇宙之外的存在有了新的可能性。 從量子到平行宇宙世界上最小的東西是什么?在微觀物理學(xué)得到發(fā)展后,我們知道了萬事萬物都由原子、電子、中子等微觀粒子組成。那么,再把這些單位不停切割,得到一個最小的不可分割的基本單位,我們就得到了量子。由此,在20世紀(jì)前期,改變傳統(tǒng)物理學(xué)的量子力學(xué)理論誕生了。 在這一理論中,眾多物理學(xué)家都認(rèn)為,微觀粒子的狀態(tài)可以用波函數(shù)(Wave function)來描述,也就是說,當(dāng)微觀粒子處于某種狀態(tài)時,它的坐標(biāo)、動量、能量、角動量等力學(xué)量不會具有確定的數(shù)值。通俗地說,就是在量子力學(xué)中,微觀粒子的運(yùn)動具有不確定性和概率性。 著名的“單電子雙縫干涉”實驗很好地體現(xiàn)了上述觀點。簡單地說,科學(xué)家在實驗中設(shè)置了一個電子,同時為其設(shè)置了兩條縫作為其運(yùn)動穿過的路徑。以經(jīng)典物理學(xué)的眼光看,這枚電子在同一時間只能穿過一條縫。然而,在量子力學(xué)的領(lǐng)域卻并非如此。 量子力學(xué)中,這枚電子有了許多種可能性,它可能穿過了這條縫,可能穿過了那條縫,甚至可能同時穿過了兩條縫,然而,在進(jìn)行測定時,科學(xué)家們的儀器卻永遠(yuǎn)只能發(fā)現(xiàn)電子通過了其中的某一條縫。 物理學(xué)家尼爾斯·玻爾為此提出了著名的“哥本哈根解釋”:當(dāng)科學(xué)家未進(jìn)行觀測時,電子可能通過任何一條縫,而一旦進(jìn)行觀測,電子有了準(zhǔn)確的位置,它在被測量的瞬間,其波函數(shù)就坍縮到了它被觀測到存在的這一點。 根據(jù)這一理論基礎(chǔ),物理學(xué)家埃弗雷特提出了一個極其大膽的“多世界解釋”:實驗中的電子在被觀測后仍然處于存在于兩縫的疊加態(tài)。也就是說,在電子穿過雙縫后,兩個疊加在一起的世界出現(xiàn)了——假設(shè)我們的世界中,電子通被觀測到通過了左邊的縫隙,那么就會有另外一個世界,電子被觀測到通過了右邊的縫隙。 以著名悖論“薛定諤的貓”來舉例,即死貓和活貓都是存在的,只不過它們不存在在同一個世界。當(dāng)觀測者觀測到某一結(jié)果時,整個世界就會分裂成兩個版本,兩個世界在此后將完全獨(dú)立、平行、互不干涉地各自演變下去,形成所謂的“平行世界”,或者說,“平行宇宙”。 如果宇宙空間是無限大的,那么,按照概率計算,在10的10的29次方米之外,就會存在一個地球的“平行地球”,它有著和我們的地球相同的演化進(jìn)程,有著差不多的歷史,而在上面,會有“另一個你”存在,和你干著一模一樣的事,有著和你一模一樣的臉。 不過,10的10的29次方米可不是一個小數(shù)字。一千萬億如果寫成阿拉伯?dāng)?shù)字,1后面要跟15個0;一古戈爾則要在1后面加上100個0。而10的10的29次方米,甚至需要在1后面加上10萬億億億個0,完全無法在任何人類的儀器上顯示——怪不得,這一計算的前提是宇宙空間的無限大。 平行宇宙可以被觀測到嗎?既然我們與我們的平行宇宙在理論上來說是互不干涉的,那么,我們還有機(jī)會觀測到平行宇宙,并證實它的存在嗎? 這并非天馬行空、無稽之談。實際上,如果你現(xiàn)在拿出手機(jī),在隨便一個社交媒體在搜索“平行宇宙”,你會看到很多看似靈異的“怪事”:明明確認(rèn)自己的某件東西丟了,卻在不久后在顯眼的位置發(fā)現(xiàn)了“原本的”這件東西;明明自己沒去過某地,卻突然發(fā)現(xiàn)了自己在此地的照片;明明記得某公眾人物已經(jīng)去世了,卻又看見他活躍的新聞…… 每次這種帖子之下,評論區(qū)點贊最高的評論一般都在說“平行宇宙”的存在,是平行宇宙不小心與我們的宇宙發(fā)生了碰撞,于是產(chǎn)生了時空錯亂的現(xiàn)象。 實際上,確實有科學(xué)家嘗試解釋不同宇宙間的碰撞:當(dāng)我們的宇宙與其平行宇宙發(fā)生碰撞時,會在宇宙微波背景輻射中留下痕跡,這種痕跡是可被我們觀測到的。英國一個研究團(tuán)隊曾表示,他們通過對宇宙微波背景輻射圖的研究,找到了4個這樣的痕跡,也就是說,我們的宇宙至少與平行宇宙產(chǎn)生了4次碰撞摩擦。 顯然,在這樣的觀點中,我們所處的整個“宇宙”之外,實際上存在著許多不同的其他宇宙。在這些宇宙中,“另一個你”可能沒錯過那個讓你追悔莫及的人,可能彌補(bǔ)了你曾經(jīng)耿耿于懷的遺憾,可能實現(xiàn)了你在這一宇宙中望塵莫及的理想。 但,如果要確實證明平行宇宙的存在,人類還需要大量的觀測、計算以及理論研究——這一過程可能需要上萬年,也可能只需要一次技術(shù)突破的契機(jī)。 你又如何看待平行宇宙理論呢? |
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