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宇宙只有一個嗎?科學家研究量子疊加態,認為多重世界真的存在!
2023/09/06

當你仰望星空時是否會疑惑, 自己生活的這個宇宙真的是唯一一個宇宙嗎?當你在生活中被一些細節觸動,感覺周遭的一切都似曾相識,好像在以前就已經發生過一樣,你是否會好奇, 是不是平行宇宙中的自己已經經歷過類似的橋段了呢

這些都是普羅大眾對平行宇宙的幻想,那麼在幻想以外,平行宇宙真的存在嗎?

多元宇宙

多元宇宙指的是,在我們熟悉的這個宇宙之外, 可能還存在著其他基本物理常數與我們所認知的宇宙相同的,也可能不同的宇宙

1895年,美國哲學家與心理學家威廉·詹姆士第一次提出「多元宇宙」這個概念。

不過,多元宇宙 在物理學里尚未得到證實,它更多出現在科幻作品之中,成了一種想象的假說。

量子力學帶來無限可能

19世紀末,物理學家逐漸建立起一套新的理論體系, 用來詮釋以前經典理論無法解釋的微觀系統

經過無數物理學家的努力,剛剛進入20世紀時,一個新的學科—— 量子力學出現了。

在量子力學中有一個經典概念—— 疊加態。要想理解疊加態也十分容易,最經典的例子就是 「薛定諤的貓」

當觀測者不對盒子中的貓(原子)進行觀測時, 它可能處于「既生又死」的疊加態中 因為貓的生與死就和原子是否衰變一樣,是一個充滿不確定性的隨機事件

但是,一旦觀測者打開盒子,開始觀測貓的狀態時,那麼 它只會被觀測到一種確定的、唯一的結果

1957年,美國普林斯頓大學的量子物理學家休·艾弗雷特, 基于量子力學中疊加態的概念 假設所有孤立系統,比如我們的宇宙,都遵循薛定諤方程

平行世界

在測量之前,這些孤立系統都處于疊加態中,但艾弗雷特 認為一旦開始測量,疊加態不會坍縮,而是會分裂

艾弗雷特將宇宙比作 阿米巴變形蟲,當一次觀測結束,蟲子需要分裂成兩個幾乎一模一樣的變形蟲。唯一的不同是,兩只蟲子會有一些 「根本上的區別」

阿米巴變形蟲

我們還是用「薛定諤的貓」來理解艾弗雷特的理論。在前文中我們提到,打開盒子之后,觀測者要麼看到死掉的貓,要麼看到活著的貓,這是 疊加態在觀測后會坍縮的解釋。

艾弗雷特則認為,當觀測者打開盒子之后,雖然觀測者還是只會看到一個結果的貓,但是會分裂出另一個宇宙,在那個平行宇宙中的觀測者看到的貓,和現在這個觀測者看到的結果截然相反。

這樣一來,「薛定諤的貓」再也不必為死活問題困擾,宇宙會在觀測后分裂成兩個,一個有活貓,一個有死貓。

說起來,科幻作品中也有類似的表現,比如德國科幻劇《暗黑》,不過我們還是暫時不討論延伸作品,繼續來看看艾弗雷特的理論。

按照他的看法, 只要我們觀測一次宇宙,得到觀測結果,宇宙就會再分裂出一個截然相反的宇宙出來。這個理論對于物理學界來說實在是太有沖擊性了。

現實真的沒有那麼天馬行空嗎?

1959年,艾弗雷特帶著自己的「多世界詮釋」飛去哥本哈根見著名量子物理學家玻爾,但 玻爾沒有作任何評論

對于「多世界詮釋」,愛因斯坦曾說: 「我不能相信,僅僅是因為看了它一眼,一只老鼠就使得宇宙發生劇烈的改變。」

艾弗雷特和他的「多世界詮釋」沒有引起物理學界的興趣,這讓艾弗雷特心灰意冷,在他獲得博士學位之后就退出了物理學界。

不過,物理學界對于尋找更多的宇宙一直充滿興趣,相關理論包括有 開放宇宙、泡沫宇宙、大反彈理論等。

在量子力學中,研究高維宇宙的 M理論與IIB型弦論也都認為,在我們生活的這個宇宙之外,還有更多未知的宇宙存在。

結語

現實世界到底有沒有那麼天馬行空?以人類目前的科技水平和理論認知來說,可能還需要好多年才能找到這個問題的答案。 但是,幻想總是沒有什麼壞處吧,你認為平行宇宙存在嗎?

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