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人类怎样才能找到“多重宇宙”的证据?

时间:2022-09-03 17:49:54 | 浏览:5334

普朗克望远镜绘制的地图显示了微波背景辐射的分布情况,科学家认为大爆炸后期残留的辐射均匀分布于宇宙。平行宇宙概念图最早追溯到2013年上半年,国外科学家根据宇宙微波背景辐射的最新数据,都纷纷发表关于“平行宇宙(即多重宇宙)”可能存在的“证据”。

平行宇宙概念图

最早追溯到2013年上半年,国外科学家根据宇宙微波背景辐射的最新数据,都纷纷发表关于“平行宇宙(即多重宇宙)”可能存在的“证据”。

普朗克望远镜绘制的地图显示了微波背景辐射的分布情况,科学家认为大爆炸后期残留的辐射均匀分布于宇宙空间中,尤其是在南天,并认为由于平行宇宙的存在导致了辐射分布异常。

最终结论是,普朗克探测器的数据支持了平行宇宙存在的假设,这意味着在我们所处的宇宙之外还存在无限多的宇宙,正是由于其他宇宙的拖拽效应使得南天出现分布不均的辐射。

“平行宇宙(即多重宇宙)”这一名词,最早由美国哲学家与心理学家威廉·詹姆士在1895年所提出的,后来频繁出现在科幻作品中。

按照主流的观点认为,我们所处的宇宙是从大爆炸而来的,在大爆炸的前前后后,宇宙经历了多重不同程度的爆炸,这种理论是“暴胀理论”,即是宇宙在极其短的时刻(远远小于1秒),将其体积瞬间扩大,就像吹气球一样,而如果膨胀的速率稍微改变一点儿,那我们的宇宙就不会是现在这样了。

奇怪的是,在“暴胀”的过程中,产生了无数量子式的“泡沫宇宙”,这些“原始宇宙”可以称之为“宇宙卵子”,有的膨胀,有的破裂,有的如果能量起伏大于某个常数,于是诞生成“子宇宙”,经过亿万年的历史演变成目前我们所处的宇宙,而其他的宇宙也共存在宇宙之外,这就是多重宇宙的“起源”。

当然,也有人质疑这种宇宙诞生论。

记得在2003年出版的《科学美国人》杂志里,有一篇由美国宇宙学家马克斯·铁马克(Max Tegmark)为写的关于平行宇宙的专文,文中他将平行宇宙分成四类:

第一类:这类的宇宙和我们宇宙的物理常数相同,但是粒子的排列法不同,同时这类的宇宙也可视为存在于已知的宇宙(可观测宇宙)之外的地方,即视界之内;

第二类:这类的宇宙的物理定律大致和我们宇宙相同,但是基本物理常数不同;

第三类(艾弗雷特(Hugh Everett III)的多世界诠释):根据量子理论,一件事件发生之后可以产生不同的后果,而所有可能的后果都会形成一个宇宙,包括精神和实体的变动,而此类宇宙可归属于第一类或第二类的平行宇宙,因为这类宇宙所遵守的基本物理定律依然和我们所认知的宇宙相同(以上“一颗球落入时光隧道,回到了过去撞上了自己因而使得自己无法进入时光隧道”诡论的平行宇宙解决办法属于此种,历史上有传言,真伪有待证实),这类宇宙是无穷无尽的;

第四类:这类的宇宙最基础的物理定律不同于我们宇宙,连数学规律也不同,而基本上到第四类为止,就可以解释所有可能存在(也就是可想像得到的)的宇宙,一般而言这些宇宙的物理定律可以用M理论构造出来。

以上四类宇宙构成,各有特点,而且丰富了人们对宇宙的猜想。当然,以上提出仅仅是模型而已,到底有没有这样的宇宙?还有待理论的支持和实证的检验。从人类科学史来看,人类的想象力往往跑在理论前面的。

事实上,目前宇宙学中最前沿的弦理论和M理论都支持着多重宇宙的存在。根据M理论,我们的宇宙很可能是产生于11维薄膜的碰撞与撕裂当中,基本上由此产生的宇宙可以和多世界诠释里所说的宇宙极为不同的宇宙。

由M理论可推出第四种平行宇宙的存在。弦理论也有类似的推论,认为极小的、质能的振动弦的物质基本构建模块可以预测其他宇宙的存在。

目前,科学家根据宇宙微波背景辐射和宇宙物质大规模分布的测量的改进可能会否定或实证其中两种的平行宇宙存在的可能性,并进而能证实或否定开放宇宙理论和混乱暴胀理论,意即平行宇宙理论最少在某种程度上是可测的。

另一方面,“开放宇宙理论”认为,我们已探测到的宇宙范畴只是整个宇宙中可观测的极少部分,而整个宇宙尚有无限大的未被完全观测的空间以及未被彻底了解的物质(如暗物质、反物质甚至其他未知物质);

根据爱因斯坦的经典相对论,光速最快,我们可观测宇宙为已经到达地球的光线,而我们所观测到的范围又被称做“哈勃体积”,哈勃体积直接取决于宇宙的年龄(因为若宇宙诞生于n年前,则能到达地球的光线最远只能在n光年处,再更远的光线则尚在路途上,故未能被地球上的观测者所观测),哈勃体积的膨胀是因为有越来越远处的光线到达地球。开放宇宙理论说明了前面所说的“第一类平行宇宙”的可能性。

当然,还有“在路上”的光波(微波)尚未监测到,也无法标示在宇宙模型中,所以目前科学家根据宇宙背景辐射的数据描绘出来的图案还是不够完善的。如今,还有无数在路上的微波没有接收到,仿佛是空的,这种情况目前已经初见端倪,那么这里面肯定隐藏着宇宙的某些秘密。

2007年 8月,科学家在研究宇宙微波背景辐射(CMB)信号时发现了一个巨大的冷斑(cold spot),其中完全是“空”的,没有任何的正常物质或者暗物质,也没有辐射信号,为什么宇宙中会存在如此怪异的时空呢?这个“冷斑”成为科学家追逐的热点。

资料显示,宇宙微波背景辐射信号中的巨大冷斑跨度差不多达到10亿光年,位于波江座方向上,理论物理学家士认为这是另一个宇宙的信号,如果该发现被证实,那么这将是人类有史以来在本地宇宙时空外发现的第一个宇宙。

众所周知,宇宙微波背景辐射来自于宇宙大爆炸后残留的信号,存在于微波波段,NASA的威尔金森微波各向异性探测器和斯隆数字巡天拍摄的图像也显示我们的宇宙存在巨大的空洞,这一证据在2004年就被科学家发现。

相类似的证据还有,据媒体报道,英国科学家罗杰?彭罗斯称已经发现了宇宙大爆炸之前还存在另一个宇宙的证据。他在对宇宙微波背景辐射的研究中,发现了神秘的同心圆现象,可以认为宇宙诞生之前还有宇宙,并且提供了在前一个宇宙中所发生事件的痕迹。

根据他的研究报告称,一共发现了12个同心圆辐射“印迹”,其中有5个圆具有特别的意义,分别对应着宇宙演化历史上5次大规模的事件。

有人从另外一个角度来推测,通过测量微波背景辐射,人们可以推测宇宙早期物质涨落的传播情况和传播速度,根据曲面相关理论推测,如果宇宙的空间像马鞍面一样存在负曲率,这个张角就会小一些。但20世纪末以来的观测实验都表明,宇宙的空间大体上是平坦的,没有明显的曲率。

这并不能说明宇宙的空间一定没有弯曲,而是说宇宙的体积一定非常大,大到让我们从460亿光年的尺度上都觉察不到明显的曲率。如果宇宙的曲率真的为0,或许它的体积是无穷大。于是,在我们所了解的有限的可见宇宙范围之外,可能还有更加广阔的空间。

在这些空间中,蕴藏着各式各样的可能性。也就是说,不同的平行宇宙理论有可能同时成立。我们的宇宙可能被降为平行宇宙中的普通一员,但更加广阔的平行宇宙也可能是另一种平行宇宙中的普通一员……

这种说法只是一种猜想,其中的秘密还需要证据支撑的。平行宇宙的证据还有哪些?目前所掌握的线索是否就是平行宇宙存在的证据?这些疑问还有待科学检验,除了宇宙背景的微波外,还得收集新的证据。

在太空中行星群的日出Sunrise over group of planets in space

如今,更多科学家倾向于这样的观点,目前所绘制的精确CMB图像为科学家打开了一扇通往另一个时空的大门。剑桥大学理论物理学教授马尔科姆·佩里认为该研究成果可能暗示着其他宇宙存在的真实证据,这就如同100年前提出的宇宙大爆炸理论,或许将彻底改变我们对宇宙的认识。

毋庸置疑的是,如果谁证明了平行宇宙的存在,并且拿出有力的证据征服人们的质疑,他一定会拿得了诺贝尔物理奖。

按照我的理解,我更倾向于多重宇宙的存在,冥冥中,仿佛造化早已为我们准备好了问题和答案,问题早已日益发酵,只是发现答案需要一点点时间。

按照人类认知视野的发展轨迹,从古代到现代,认识世界是从土地开始的,天圆地方是古人的观念,他们的视野以自己的家乡或国家为中心,认为自己生活的地方才是“天朝上国”,后来拓展到以地球为中心,日月星辰皆是绕地而转。

接着的是,哥白尼时代的人们认为太阳系才是宇宙的中心,谁知后来科学发展,人们发现太阳系只是银河系一个普通的星系,像太阳系的星系数以亿万计算,此时人类才感到宇宙的苍茫和人类的渺小,总是闪烁着时代光芒的哲学差点也掉了后腿,万万没想到,哲学上的一个“在”字何其宏大和抽象?

如今人类视觉已经拓展到宇宙的138亿光年的远方,按照如此速度递推视野范围,宇宙的无限仅仅表现为一个宇宙的无限吗?是否宇宙外面还有无数的“宙外之宙”?

想一想,如果有无数的“宙外之宙”,我们所处的宇宙又该是什么位置?将来何去何从?宇宙之间是否可以通过“秘密通道”自由穿行?至此,问题将会像细胞分裂的指数级增长。

说到这里,不得不提“薛定谔的猫”。“薛定谔的猫”是一个理想的思想实验,最早由物理学家薛定谔提出,是量子力学领域中的一个悖论。

内容如下:一只猫、一些放射性元素和一瓶毒气一起被封闭在一个盒子里,长达一个小时。而在这一小时内,放射性元素衰变的几率是50%;如果发生衰变,那么一个连接在盖上的计数器上的锤子就会被触发,并且打碎瓶子释放毒气,杀死这只猫。

根据量子力学,在未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况,即使这件事会否发生的概率相等,薛定谔认为在盒子打开之前,盒子里的猫被认为是既死又活的。

这个理想实验的巧妙之处,在于通过“检测器-原子-毒药瓶”这条因果链,似乎将原子的“衰变-未衰变叠加态”与猫的“死-活叠加态”联系在一起,使量子力学的微观不确定性变为宏观不确定性;微观的混沌变为宏观的荒谬——猫要么死了,要么活着,两者必居其一,不可能同时既死又活!

回顾这个著名的思想实验,无论从常识还是生物学的角度来说都是不可能的事情,这个奇谈怪说启发了人们各种各样的解释,其中就有“多重世界(宇宙)”的假说,这个假说表示了一种死猫和一只活猫,两只猫存在于不同的宇宙之中,并且永远不会有交集,“薛定谔猫”概念的提出是解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论,即平行宇宙之说,从而成为经典。

我们知道,在电影作品中,《源代码》中量子计算机构建的8分钟的世界,《钢之炼金术师》中黑色大门的两边,《盗梦空间》中造梦大师建筑的虚拟世界,还有《黑洞频率》中宇宙时空出现一个裂缝,结果都是另一个世界的信息传递到我们的世界,此时疑问来了——会不会另一个宇宙中存在另一个你?——这也是人们知道平行宇宙后产生的疑问,或许此时此刻,另一个宇宙的“你”正在阅读此篇文章,这种想象简直是不可思议的,让人感到茫然。

多重宇宙,他的时空结构、物质形态和运行轨迹该是如何?假设有如下的可能:无数的宇宙就像无影无形的泡泡,物质形态各异,宇宙间是在不停地运动着,彼此可以无间道的交融、穿越,在运行交织的过程中,各种未知现象,如飞碟、意识、离奇巧合、万物演化动力、时空、π数、上帝幻影、梦境等仿佛难以接近真相的事物皆有多重宇宙交织所致?

不过会有人反对以上的猜想,认为宇宙之外是另外的宇宙,跟咱们的宇宙没有交集,我们甚至不可能知道外面宇宙的情况,因为实在太远太大,因为宇宙在膨胀,退行的速度极快,极限距离内人类一无所获,甚至还有我们还未掌握的暗物质从中作梗,或许存在不同于我们所掌握的物理规律,那么这种情况就为上帝的存在创造了条件。进一步追问,如果无法实证和无法掌握的世界,跟人类还有联系吗?

如果宇宙是多元的甚至是无限的,那么人类存在有什么意义?中国知名科幻作者刘慈欣说过“人类对于宇宙毫无意义”的感慨,这种观点无疑有点悲观。其实,从亿万年浩瀚的历史中,人类的诞生只是宇宙中的插曲,诞生不知道是必然的还是偶然的,而宇宙学里的“人择原理”告诉我们,这是必然的,这是前提,否则我们就没有机会在这里谈宇宙的秘密。

大多数科学家来可能认为,或许偶然中暗含着必然,必然中包含着偶然,因为宇宙的诞生就像一列固定在轨道上的列车在行驶,途中的风景早已排在前面,人类的诞生即是宇宙中的风景,如果人类因为某种原因消失了,就像列车沿途的风景被破坏,当然就没什么风景可言,你能说这是偶然的吗?又或者说这是必然的吗?

有人提出了宇宙是有界无边的,宇宙即是无限的又是有限的,关键是你是从什么角度来看待,正如“薛定谔的猫”一样,既是活的又是死的,是不是很惊讶?非黑即白的二元思维不适合思考宇宙的秘密。

从哲学观点来说, 所有的“有”生于一切的“无”,宇宙无始无终,物质不生不灭。实际上,万事万物的奥秘是无穷无尽的,宇宙犹如数学中的哥德巴赫猜想,吸引着人类去探索。

如果人类对于宇宙毫无意义,完全可以赋予意义,或许无心的宇宙无意中创造了人类,从此宇宙有了意义,正如除了个别自身“无性繁殖”的生物外,谁又能排除生物上的卵子和精子的邂逅就是完全没有意义的?

2020年1月“卡夫里宇宙物理与数学研究所”的科学家认为,在宇宙形成的极早期,原初黑洞可以经由多种方式产生。研究人员称他们已经获得了首个与“平行宇宙”原初黑洞有关的观测结果。

由于黑洞能够产生引力透镜效应,他们使用“昴星团望远镜”发现,可能有一个质量相当于月球的“平行宇宙”黑洞,导致仙女座星系中的一颗恒星亮度在短时内发生了增加。

这是一条振奋人心的好消息,有待科学家进一步检验、确认和证实。

探索宇宙奥秘,永远在路上。

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