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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

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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

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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。」

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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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