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平行(多元)宇宙:并不是科幻题材,基本上被证实存在了!
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2023.04.15 广东

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大家好,我是舒宜昂。今天我们来聊一聊平行(多元)宇宙。(文章最后有我个人对文章重点的总结,赶时间的话可以直接跳到最后面看总结。)

首先科学解释来一波。平行宇宙,又称多元宇宙。是指平行作用力宇宙,是平行作用力产生的纯基本粒子宇宙。多个平行宇宙则与人类已知的万有引力星球宇宙形成多元宇宙理论。平行宇宙之间的平行作用力既不重叠,又不会相交,彼此对立。这些宇宙有可能和我们的宇宙是差不多的,也有可能是和我们完全不一样的,这取决于未知的互相作用力。互相作用力越是相等,宇宙之间越像。

可能是受到科幻片的影响,我一直以来都以为是平行宇宙的概念是因为穿越时空而衍生出来的。但在科学上,其实是因为量子力学。因为量子力学的不确定性,当科学家在观察量子状态的时候,发现每一次状态都是不同的。而宇宙空间所有物质都是由量子组成,从量子有不同状态来推测,宇宙可能也是不止一个,而是多个相似的多元宇宙。

最初科学家都认为量子力学中,微观粒子处于某种状态时,它的力学量(如坐标、动能等等能量)并不确定,而是有各种可能性。所以微观粒子的运动是具有不确定性(波动性)和概率性的,通常用波函数来描述微观粒子在空间分布的概率。

后来一个实验的出现,让微观粒子运动的不确定性(波动性)和随机性被确认。这个实验就是著名的双缝实验,又称单电子双缝干涉实验。以我们常识,一束光透过某形状后观察,影光部分肯定是可以和形状相对应的。而一束光透过一条狭缝的时候,则是形成中间亮两边渐暗的光影。

但是这个实验就打破了我们的“常识”,在科学家用一个单电子去冲击有两个狭缝的板,并观察背后的探射屏。却发现,单电子通过了双缝并产生了干涉(也就是有部分的相交重叠)。在量子力学下,电子是有可能同时通过两条狭缝的。只是当科学家想要测定电子到底是通过了哪一条狭缝的时候,却发现,电子只会出现在其中一个位置,而不是同时出现于两条狭缝。

根据这个实验这种现象,科学家们提出了哥本哈根诠释。而量子力学的复杂并不是一句话就可以概括和论定,所以哥本哈根诠释其实是多种观点的结合。对着这个实验的解释就是当人们未观测时,电子在两条狭缝都有存在的概率,而在观测的时候,该电子的波函数就在被测量的瞬间坍塌到了我们所观测到的点上。

可是哥本哈根诠释始终还是很难令人信服,因为观察者与其意识被加入了这个现象中。并且结果总是需要坍塌到某一个点上。那么是否可以去除观察者的主观成分呢?科学家休·埃弗雷特三世就提出了一个大胆的想法:多世界诠释。

多世界诠释也称相对状态提法、多宇宙诠释。在1957年由休·埃弗雷特发表相对状态提法。埃弗雷特假设了所有孤立系统的演化都遵循薛定谔方程,波函数也不会坍塌。量子的观测只能有一种结果,量子处于叠加态。但是测量仪器(观察者)和被测系统的状态之间存在某种联系,称为相对态。

测量带来的不是坍塌而是分裂宇宙,所以我们再也不用烦恼猫的死活,也不用烦恼东西在观测点之间的变换。而这个说法让当时的科学家们都不能接受,只是观测这个简单行为却引发了宇宙的大变动。(这还导致了埃弗雷特退出了理论物理界,转到了核武器与计算机的研究。)直到60、70年代被普及,布莱斯·德维特并改名为多世界诠释,才被大家所重视,并成为了热门的话题。

哥本哈根诠释是解释为在观测的时候坍塌为我们所观察的那个点。而多世界诠释则是说,在观测的时候分离出了无数个平行宇宙,而每个平行宇宙都拥有自己确定的状态,我们只是观测到了我们自己宇宙内的状态。

目前来说,平行宇宙的存在基本上可以被数据证明了。比如通过研究宇宙微波背景辐射图发现了宇宙之间碰撞形成的“宇宙摩擦”出现了四次,也就说明至少有四次与其他宇宙接触。目前最科学的数据来自普朗克望远镜,其绘制的宇宙“地图”显示了微波背景辐射的分布情况,原本应该是均匀分布的残留辐射却被发现有异常辐射的存在。正是有了平行宇宙存在的拖拽效应,才使得辐射分布不均。并且科学家们还发现了巨大冷斑,冷斑中没有任何正常物质或暗物质,也没有辐射信号。这种“空间”恰恰就是另一个宇宙。

总得来说,平行宇宙似乎就是存在着,挑战着我们的认知。我们却又看不到摸不着,毕竟当我们可以真正理解,甚至是运用的时候,世界也将发生巨大变化。

个人觉得是重点的总结:

1. 平行宇宙,又称多元宇宙,是指平行作用力宇宙,是平行作用力产生的纯基本粒子宇宙。多个平行宇宙则与人类已知的万有引力星球宇宙形成多元宇宙理论。平行宇宙之间的平行作用力既不重叠,又不会相交,彼此对立。

2. 平行宇宙是根据量子力学不确定性所提出的。宇宙由量子组成,而量子有不同的状态,宇宙则也不止一个。

3. 单电子双缝干涉实验确定了量子的不确定性(波动性)和概率性。科学家用一个单电子去冲击有两个狭缝的板,并观察背后的探射屏。当科学家想要测定电子到底是通过了哪一条狭缝的时候,却发现,电子只会出现在其中一个位置,而不是同时出现于两条狭缝。

4. 根据电子双缝干涉实验,科学家们提出了哥本哈根诠释。就是当人们未观测时,电子在两条狭缝都有存在的概率,而在观测的时候,该电子的波函数就在被测量的瞬间坍塌到了我们所观测到的点上。

5. 休·埃弗雷特三世提出了相对状态提法,没被重视。因为科学家觉得只是观测就带来了宇宙变化不能接受。后被布莱斯·德维特并改名为多世界诠释,平行宇宙才得到了现在的热度。

6. 平行宇宙的存在基本被证明,比如“宇宙摩擦”、微波背景辐射分布不均和巨大冷斑,但是还无法真正展现在人类面前。

我是舒宜昂,希望你喜欢,欢迎留言讨论,谢谢观看!

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