多重宇宙是怎麼回事,為什麼多重宇宙的解釋看起來是如此簡單?

電影《救世主》(THEONE)。這部影片描述了多重宇宙的圖景:宇宙空間是多重的,有多個平行存在的宇宙,在各自的宇宙中,人們各自生活,互不干擾。我們暫且拋開電影的故事情節不說,且說這個多重宇宙的想法,它有道理嗎?

多重宇宙是怎麼回事,為什麼多重宇宙的解釋看起來是如此簡單?

在各種神話、傳說裡,都有天堂、地獄的說法。我們也許可以認為,這就是多重宇宙的濫觴。然而,多重宇宙這種想法絕不是來自神話和傳說。目前為止,這只是一種物理學的假設。那麼,這個假設是解決什麼問題的呢?那就是量子物理學中的測量問題。

多重宇宙是怎麼回事,為什麼多重宇宙的解釋看起來是如此簡單?

量子物理學最難解決的一個問題是測量的問題。無論是經典的“薛定諤的貓”問題,還是很多別的問題,從根本上講,都隱含了“測量的本質是什麼”這個問題。我們以“薛定諤的貓”來說明這個問題。物理學家薛定諤曾經作過這樣一個比喻,來闡釋量子物理的不確定性。如果我們把一隻活貓放入宇宙飛船中,並把飛船發射到宇宙中遙遠的地方,在飛船中有一個能讓貓致死的裝置,但是這個裝置並不一定會開啟,或者一定會關閉,開啟或者關閉的可能性都是二分之一;那麼,當這個飛船飛遠之後,這隻貓是死還是活呢?

多重宇宙是怎麼回事,為什麼多重宇宙的解釋看起來是如此簡單?

薛定諤用這個比喻來說明量子的“不可知”狀態。為了闡釋量子的這種狀態,量子物理學家們提出了很多理論。1957年,物理學家埃弗雷特提出了自己對量子測量問題的想法。由於這種在數學上的精確性,許多科學家認為這種解釋是很有吸引力的,這就是“多重世界”或者“分支宇宙”解釋。這個理論的許多結果是稀奇古怪的。

多重世界的理論認為,對測量裝置的觀察,會使得測量裝置被分解為兩個。並且在這個測量鏈上,這種分解會不斷地進行下去。伴隨著這種分解,一定有一個完全的宇宙的複製,因此,這種理論也被稱為“分支宇宙”。也就是說,只要有一個量子測量發生,那麼,每個宇宙分支,以及這個分支中的分量就會導致一個可能的測量結果。每個處在特殊宇宙分支中的人都會認為,他的測量結果和所處的宇宙是唯一存在的。也就是說,一次測量產生了一次新的宇宙。這些各自不同的新宇宙,除非完全相同,否則絕無重合的可能。

多重宇宙是怎麼回事,為什麼多重宇宙的解釋看起來是如此簡單?

這種多重世界的解釋只能說是一個想法,在很多地方無法令人信服。可是,其有用之處恰恰在於,對於量子物理學中的測量問題,這種想法可以加以部分的解釋。我們以“薛定諤的貓”來闡釋這種理論。如果用多重世界的理論來看,我們無需擔心這隻貓的死活,我們認為一隻貓被分解為兩隻貓,一隻死了而另一隻活著,兩隻貓處在不同的宇宙當中,並且有兩個觀察者分別開啟他們自己宇宙中的箱子,並且得出貓的狀態。

多重世界的解釋看起來是如此簡單,不需要什麼數學工具。也正是因為這一點,這個理論在普通大眾中容易被傳播。當然了,在傳播過程中往往夾雜著曲解和訛傳。大眾不喜歡數學計算和推導,這些對他們來說太遙遠了。

多重宇宙理論認為,有可能存在許多別的宇宙,而且,其中一些宇宙只是與我們所在的宇宙略有不同。所以,這種理論引起人們的很多猜想:也許會在很多宇宙中,會有同樣的地球和同樣的人類,也許我們每個人都能在其中找到自己一摸一樣的人。諸如此類的想法無疑是很有趣的,但是,對於理論物理學家來說,這些只是笑談。因為他們很清楚,科學不拒絕任何猜想,但是,猜想如果陷入荒誕,無疑是可笑的。

多重宇宙是怎麼回事,為什麼多重宇宙的解釋看起來是如此簡單?

用多重宇宙來解釋測量問題,很多推理就變得非常簡單。但是,這種理論也會帶來很多問題。例如,究竟有多少宇宙呢?依照多重宇宙的說法,因為每個量子事件都可能有兩個或者兩個以上的結果,那麼,如果我們假設在任何一個宇宙中有10的80次方個基本粒子,那麼,我們可以肯定地說,多重宇宙的數量要遠遠高於這個數字。那麼,我們不禁要問,所有這些各自不同的宇宙在哪裡呢?這是該理論無法回答的問題,也是人們無法想象的問題。

作為一個理論,物理學家們對待多重宇宙理論是非常嚴肅的。該理論的提出者埃弗雷特曾經作過這樣一個類比:以前人們認為地球是宇宙的中心,而哥白尼提出了自己截然不同的見解;現在,人們還以為自己所在的宇宙是唯一的,那麼是不是也是一種偏見呢?討論歸討論,現在科學界的主流並不認可這種理論。

多重宇宙是怎麼回事,為什麼多重宇宙的解釋看起來是如此簡單?

物理學家保羅·戴維斯對多重宇宙理論有這樣的評價:“很少的假定,太多的宇宙。”的確,“很少的假定”是該理論的一個優點,但是,遠遠不足以抵消“太多的宇宙”所帶來的麻煩。實事求是地說,這個麻煩實在太大了。愛因斯坦曾經對物理學定律有這樣的看法,上帝是用簡單的規律創造了這個世界。單從形式上而言,多重世界的理論是簡單的,但這個優點被太多的缺陷架空了。當然了,我們也不能簡單地否認任何一種理論的價值,在科學的發展史上尤其是這樣,每一個創新都有前人的鋪墊,物理學就是在這種不斷的嘗試中前進的。

頂部