靈魂拷問 【靈魂拷問篇-08問】宇宙中真的有另外一個自己？平行宇宙存在嗎？

如果有一天你闖入了一個平行宇宙 發現這個宇宙中的自己生活得比你更好 你會怎麼做? 女主選擇殺死另一個自己 取而代之 這是2013年的一部 有關平行宇宙的科幻燒腦電影 現在越來越多的科幻電影 開始引入平行宇宙的概念 但問題是 平行宇宙真的存在嗎? 多年前 平行宇宙還只是一個腦洞大開的概念 但現在的學術界 已經開始嚴肅對待這個話題 MIT物理系終身教授 被譽為最接近理查德費曼的男人 邁克斯·泰格馬克認為 平行宇宙並不是一個理論假設 而是理論推導出來的必然結果 並且還不止一種 本期視頻 我們就根據各個理論的抽象程度 將平行宇宙分為四層來逐層介紹 這裡面會涉及到一些宇宙學 量子力學等前沿物理學 但不會用到超過小學水平的數學知識 如果有不懂的地方 歡迎小朋友們打在彈幕上 或者評論區留言 我會和大家做進一步探討 第一層平行宇宙最容易理解 我們以前在 宇宙到底有多大那一期中說過 如果宇宙學原理是對的 即宇宙空間處處均勻 各項同性 那宇宙的大小 就取決於宇宙三維空間的趨律 而現如今的所有觀測結果 似乎都指向一個事實 那就是宇宙是無比平坦的 這就說明 宇宙要麼是接近於無限大 要麼就是真正無限大的 同時根據量子力學 我們不可能無限精度地 確定一個粒子的位置 也就是說 對於給定一個局部空間範圍 裡面所有粒子的排列組合 是有限的 這也就是說 一堆混亂粒子 隨機組合成我們身體 或者我們地球的概率 並不是無窮小 如果宇宙真的是無限大 再小的概率乘以無窮大 也會大於一 這意味著 每一種你能想到的可能性 都存在著 並且都存在著無數個 這意味著 在這個宇宙中 某個非常遙遠的地方 必然存在著一個 一模一樣的星球 星球上存在著 一個一模一樣的你 也正在看著 一模一樣的視頻 但由於你們的距離相隔太遠 考慮到宇宙的膨脹 如果沒有重動 這種跨空間的旅行方式 你們將永遠都不可能有交集 本質上 這種平行宇宙 其實只是現有宇宙的切片 在無限空間裡的不斷重複 它們遵守同一套物理定律 並沒有什麼複雜的物理含義 第二層平行宇宙 是暴脹理論的產物 什麼是暴脹理論 這還得從大爆炸理論說起 1929年 美國天文學家哈勃發現 我們周圍所有的星系 都在離我們遠去 而且退行速度和距離成正比 如果地球不是宇宙的中心 那真相就只有一個 宇宙正在膨脹 根據宇宙膨脹的速度往前回溯 那就必定存在一個時間點 那時候的所有物質都集中在一起 1946年 物理學家加莫夫 正式提出大爆炸理論 並通過計算 給出了大爆炸的時間為 138億年前 大爆炸理論完美解釋了 哈勃的觀測結果 宇宙微波背景輻射的存在 以及氫元素風度等 這是其他宇宙模型做不到的 所以大爆炸 仍然是目前宇宙學的主導理論 但是 大爆炸理論還不夠完美 它有很多東西還無法解釋 比如世界問題 從地球上各個方向看出去 3K的宇宙背景輻射 非常的均勻 也就是說 宇宙的整體溫度 幾乎處處一致 宇宙是如此之大 按理說 兩端的物質 不可能有任何的熱傳遞 但它們的溫度 卻幾乎是一樣的 另外還有一些問題 也無法解釋 比如 前面提到的宇宙曲率 為何如此平坦 以及一些磁單級問題 正反物質數量不對稱問題 以及最關鍵的大爆炸之前 到底是什麼等等 於是 爆炸理論閃亮登場 1980年 麻省理工學院的物理學家阿蘭古斯 根據愛因斯坦的廣義相對論計算得出 宇宙在誕生後 不到10的-35次方秒之間 就膨脹了10的26次方倍 這相當於宇宙在瞬息之間 就從一顆微粒 膨脹到了 可觀測宇宙那麼大 這已經不能稱之為膨脹了 說是爆炸 或許才更貼切一點 關於爆炸理論 我們後面再單獨做一期細說 現在只需要知道 爆炸理論很好地解釋了 前面提到的各種問題 為什麼宇宙微波背景溫度 在整個宇宙尺度上 都是如此均勻 那是因為 整個宇宙 是從一個非常小的熱平衡區域 被瞬間拉開 才造成了 今天看似分離的兩個區域 卻有著相同的溫度 為什麼可觀測宇宙的區域 這麼平坦 那是因為爆炸 使得宇宙變得足夠大 所以 在可觀測宇宙範圍內 宇宙表現為局部平坦 就好比地球雖然是個球 但我們所看到的大地 是平直的一樣 那爆炸跟平行宇宙 又有啥關係呢? 我們這個宇宙的爆炸 顯然已經結束了 不然也不會演化出 今天的宇宙萬物 但有的宇宙學家 在對爆炸理論進一步研究後認為 爆炸其實並沒有停止 我們所身處的這個宇宙 僅僅只是整個爆炸區域中的一小塊 因為真空相變 而停止爆炸的部分 我們宇宙外的其他區域 仍在一直發生的爆炸 也叫永恆爆炸 當然 在整個永恆爆炸區域中 也有著無數個 與我們的宇宙類似 已經停止爆炸的區域 而這些已經停止爆炸的區域 就是我們要說的 第二層平行宇宙 前面的第一層平行宇宙 與我們還處於 同一個爆炸宇宙當中 儘管相隔甚遠 但理論上 還是可以通過 取速引擎 或者穿越蟲洞 等折疊空間的方式抵達 而第二種平行宇宙之間 由於隔著外面的 永恆爆炸區域 相當於史無窮大的空間 目前沒有任何理論 支持我們可以跨越這樣的區域 並且還有更重要的一點 第二層平行宇宙 由於經歷了不同的物理相變 它們的各種物理常數 可能與我們完全不同 比如暗能量的佔比 四大基本力的強度 基本粒子的質量等等 這些常數 哪怕只是微調了一點點 都會導致整個宇宙的樣貌 天翻地覆 據M理論的推測 這些用同一個統一理論 爆炸出來的宇宙們的物理參數 有時的500次方種可能性 其中大部分子宇宙 都會因為爆得不夠好 而慘遭淘汰 根本無法形成 穩定的空間和物質 所以就算你去了那裡 也會因為物理定律的差異 而立刻灰飛煙滅 我們知道 量子力學是一門無比精確的科學 但至今無人能說真正理解它 光是對它的各種解釋 具有一定影響力的 就不下於十種 其中最主流的所謂的 哥本哈根解釋 與其說是一套解釋 不如說是一套方法論 觀測結果為什麼是隨機的 鬼魅般的超具作用 到底是如何完成的 坍縮到底又是怎麼一回事 哥本哈根解釋說 別管 接受它就完事了 這等於是迴避了這些問題 所以它應該叫 哥本哈根不解釋 但儘管如此 我們仍然想知道一個真相 所以接下來我們要說的 就是另外一種 多世界解釋 薛定諤的貓 大家應該不陌生 貓在盒子裡 處於一種既死又活的量子疊加態 當我們打開盒子的那一刻 才會隨機 坍縮成一個確定的狀態 這個隨機要怎麼解釋 是誰決定的這個隨機 多世界解釋認為 根本就沒有所謂的隨機 在打開箱子的那一刻 世界發生了分岔 按照這個思想 薛定諤的貓 是死是活 其實都發生了 發生在分岔的平行宇宙之中 每一次波函數坍縮 這個世界就分裂成了兩個平行宇宙 每個平行宇宙裡 都有一個一模一樣的你 和一隻一模一樣的貓 多世界解釋 很好地解釋了量子力學中的隨機性 從宇宙誕生的那一刻起 世界就無時無刻不在分岔 所有物理定律允許發生的事情 都在這些平行宇宙裡發生了 無數個你 生活在無數個分岔的世界之中 經歷著因為波函數坍縮 而不一樣的命運 你可能覺得這個解釋太極端 太麻煩了 為了一個電子 重新搞出來一整個宇宙 這不符合奧卡姆剃刀原則 但其實 多世界解釋 是一個非常嚴肅的數學理論 2014年 物理學家法蘭克·迪普勒成功證明 多世界解釋可以避免超距作用 如此一來 愛因斯坦曾堅持的那些東西 包括上帝不置頭子 世界上沒有超光速協調 就都沒問題了 並且還有一點 數學其實並不能產生真正的隨機數 我們日常用到的所有隨機 都是假隨機 只有引入量子平行宇宙 才能不違背數學 所以只要你相信世界可以分岔 那量子力學就不再神祕 前三層平行宇宙 都是學術界討論已久的假說 而第四層平行宇宙 則是泰戈馬克本人提出的一個終極腦洞 源自於他的數學宇宙假說 這不僅是泰戈馬克 在專業領域最大的突破之一 也是四層平行宇宙中 最大膽最抽象的一個 關於這個數學宇宙假說 我們在之前的量子力學篇裡有提到過 為什麼基本粒子都是全同的 無法區分的 是因為它們都是數學結構 是抽象的存在 因為具體的事物 總能找到一些差異點 只有抽象的概念 才能做到完全相同 比如你寫出來的數字1 與我寫出來的數字1 不管寫成什麼樣 它們所代表的抽象意義 都是完全相同的 1就是1 無法區分 所以泰戈馬克認為 數學並不只是用來描述宇宙的工具 數學本身就是宇宙 組成我們的一切基本粒子 都是數學結構 整個世界 都是由底層的抽象數學結構 排列組合而成的幻覺 包括你我在內 前三層平行宇宙 尚可用同一個大統一的數學公式所描述 最多也只是參數略不相同 試想 如果有一天 人們終於找到了所謂的大統一理論 那個公式 是如此的精妙絕倫 簡潔深刻 從這個公式 我們可以推導出現有的所有理論 無數學者為之歡呼 但此時仍然還有一個問題 為什麼這個大統一理論是這個樣子的 而不是其他公式 此時泰戈馬克會說 其他的公式當然也是有的 但那會演化出其他的平行宇宙 與我們無關 最後 我來為大家總結下今天的內容 對於平行宇宙這個科幻的話題 從最簡單的重複宇宙切片 到暴漲理論下的泡泡宇宙 再到量子力學的多世界解釋 最後到泰戈馬克的數學宇宙假說 我們一共看到了 四種不同類型的平行宇宙 它不只是人們的腦洞 而是在多種理論背景下 嚴格推導出來的科學猜想 無論我們所身處的這個宇宙 最終命運如何 是大撕裂 是熱計 還是回歸起點 如果無法逃離這個宇宙 那人類文明就總有滅絕的一天 這也就是平行宇宙最大的意義 當然你可能覺得 這一切為時尚早 但這並不妨礙思考終極問題時 給我們所帶來的樂趣 美國物理學家溫伯格曾經說過 人生是場道具 只有為數不多的幾件事 可以讓人生變得略有意義 努力認識宇宙便是其中之一 蘇軾也說 既浮游於天地 渺滄海之一粟 所以 讓我們微不足道的人生 變得更加深刻與豐厚 這可能就是我們要認識宇宙的 最根本原因 如果能讓你在每日的 瑣碎生活之餘 有那麼一刻 停下來看看星辰大海 想想宇宙的浩瀚無窮 這或許 就是我這個視頻的最大意義