平行宇宙
平行宇宙(英文名:Parallel Universes),又稱多重宇宙(Multiverse),是物理學中一個尚未得到實驗證實的假說。根據該假說,在人類所處的宇宙之外,可能存在多個不同的宇宙。這些宇宙可能擁有不同的物理定律、常數、初始條件,甚至是維度結構。平行宇宙的概念在宇宙學、量子力學、哲學和科幻文學等多個領域都有廣泛涉及。
起源發展 編輯本段
“Multiverse”一詞最早由美國哲學家與心理學家威廉·詹姆士(William James)于1895年提出。20世紀20年代后期,玻爾(Bohr)和海森堡(Heisenberg)在哥本哈根解釋中提出,宏觀物體中未觀察到疊加態是因為測量時它們發生了坍縮。然而,休·埃弗雷特(Hugh Everett)在論文中提出了疊加態確實影響世界的觀點,認為宇宙可以分裂成并行共存的“多重世界”,且不會發生坍縮,宇宙中的每一個事物都遵循薛定諤方程給出的波動力學方式運動。
分類理論 編輯本段
美國宇宙學家泰格馬克(Tegmark)在2003年《科學美國人》上發表的《Parallel Universes》一文中,將平行宇宙分為四類:
第一類宇宙:與我們的宇宙在物理常數上保持一致,但由于粒子的排列方式不同,可能存在于可觀測宇宙之外。
第二類宇宙:在物理定律上與我們的宇宙相似,但基本物理常數有所區別。這些宇宙可能具有不同的維度和粒子含量。
第三類宇宙:基于量子理論,認為每個量子事件的可能結果都會在不同的宇宙中發生。這類宇宙屬于量子多重世界范疇。
第四類宇宙:具有與我們宇宙不同的基本物理定律,其物理定律可能通過M理論來描述,代表了理論上所有可能的宇宙類型。
研究歷程 編輯本段
二十世紀的研究:
量子理論自誕生以來取得了巨大成就,但物理學家們始終對其邏輯自洽性表示不滿。例如,薛定諤方程解釋了原子行為,但無法解釋宏觀物體的疊加態。1920年代后期,玻爾和海森堡提出疊加態在測量時坍縮的觀點,而埃弗雷特則提出了多重世界的概念,認為宇宙分裂成多個平行的世界。
1950年代開始,以美國物理學家大衛·波姆(David Bohm)為代表,試圖發展出一套自洽的量子理論,提出了“隱變量”解釋。1970年代,德國海德堡大學的物理學家迪特·澤赫(Dieter Zeh)發展出退相干理論,后由美國拉斯·阿拉莫斯國家實驗室的物理學家沃奇克·祖瑞克(Wojciech Zurek)擴展,認為量子系統與其周圍環境的相互作用使其趨向于“退相干”。
二十一世紀的研究:
2003年,泰格馬克發表《平行宇宙》一文,是目前平行宇宙論較為完整的論述,將平行宇宙分為四類。2010年,斯蒂芬·菲尼(Feeney Stephen M)等科學家分析了威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)的數據,聲稱發現了宇宙在遙遠的過去與其他平行宇宙相撞的證據,但后續更徹底的分析并未發現具有統計學意義的證據。
相關理論 編輯本段
高維空間:廣義相對論描述的宇宙學尺度上,可能存在額外的維度。人類通常所指的宇宙可能嵌在一個更大的五維空間中,每個宇宙都是一個獨立的四維氣泡。
弦理論與M理論:弦理論試圖將量子力學和廣義相對論結合成“萬有理論”,認為所有構成物質或傳遞力的粒子都源自于微小的弦的振動。M理論則統一了五種十維弦理論,具有11個維度。
量子平行宇宙:量子物理中的多宇宙詮釋認為,每次微觀世界發生概率過程時,宇宙都會產生不同演化過程的分支。
大反彈理論:該理論認為宇宙在誕生過程中可能經歷過反復的膨脹和收縮,從一個狀態切換為另一個狀態,卻始終沒有發生徹底的坍縮。
泡沫宇宙理論:該理論認為可能存在許多“泡沫宇宙”,每個泡沫宇宙都代表一次宇宙大爆炸,構成了宇宙的整體。
爭議挑戰 編輯本段
科學爭議:許多科學家對多重宇宙論持駁斥態度,認為該理論既不能幫助計算出不同類型宇宙存在的概率,也不能對可能的實驗結果做出任何預測。
哲學爭議:哲學家菲利普·戈夫(Philip Goff)認為,用多元宇宙來解釋宇宙明顯的微調是逆賭徒謬誤的一個例子。2020年,天體物理學家伊森·西格爾(Ethan Siegel)在《福布斯》博客文章中表達了批評,認為根據現有的科學證據,平行宇宙暫時只能是科幻小說中的夢想。
未來展望 編輯本段
盡管平行宇宙理論飽受爭議,但科學家們仍在不斷探索和驗證。有科學家認為,在不久的將來,只要打破平行宇宙理論的瓶頸,人類就可以實現時間旅行和空間旅行。然而,也有可能科學家們最終證明并不存在平行宇宙。無論如何,平行宇宙理論都為我們提供了一個思考宇宙本質的新視角。
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