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为什么多重宇宙的解释看起来是如此简单

2022-09-03 17:50:44 2400

摘要:电影《救世主》(THEONE)。这部影片描述了多重宇宙的图景:宇宙空间是多重的,有多个平行存在的宇宙,在各自的宇宙中,人们各自生活,互不干扰。我们暂且抛开电影的故事情节不说,且说这个多重宇宙的想法,它有道理吗?...

电影《救世主》(THEONE)。这部影片描述了多重宇宙的图景:宇宙空间是多重的,有多个平行存在的宇宙,在各自的宇宙中,人们各自生活,互不干扰。我们暂且抛开电影的故事情节不说,且说这个多重宇宙的想法,它有道理吗?

在各种神话、传说里,都有天堂、地狱的说法。我们也许可以认为,这就是多重宇宙的滥觞。然而,多重宇宙这种想法绝不是来自神话和传说。目前为止,这只是一种物理学的假设。那么,这个假设是解决什么问题的呢?那就是量子物理学中的测量问题。

量子物理学最难解决的一个问题是测量的问题。无论是经典的“薛定谔的猫”问题,还是很多别的问题,从根本上讲,都隐含了“测量的本质是什么”这个问题。我们以“薛定谔的猫”来说明这个问题。物理学家薛定谔曾经作过这样一个比喻,来阐释量子物理的不确定性。如果我们把一只活猫放入宇宙飞船中,并把飞船发射到宇宙中遥远的地方,在飞船中有一个能让猫致死的装置,但是这个装置并不一定会打开,或者一定会关闭,打开或者关闭的可能性都是二分之一;那么,当这个飞船飞远之后,这只猫是死还是活呢?

薛定谔用这个比喻来说明量子的“不可知”状态。为了阐释量子的这种状态,量子物理学家们提出了很多理论。1957年,物理学家埃弗雷特提出了自己对量子测量问题的想法。由于这种在数学上的精确性,许多科学家认为这种解释是很有吸引力的,这就是“多重世界”或者“分支宇宙”解释。这个理论的许多结果是稀奇古怪的。

多重世界的理论认为,对测量装置的观察,会使得测量装置被分解为两个。并且在这个测量链上,这种分解会不断地进行下去。伴随着这种分解,一定有一个完全的宇宙的复制,因此,这种理论也被称为“分支宇宙”。也就是说,只要有一个量子测量发生,那么,每个宇宙分支,以及这个分支中的分量就会导致一个可能的测量结果。每个处在特殊宇宙分支中的人都会认为,他的测量结果和所处的宇宙是唯一存在的。也就是说,一次测量产生了一次新的宇宙。这些各自不同的新宇宙,除非完全相同,否则绝无重合的可能。

这种多重世界的解释只能说是一个想法,在很多地方无法令人信服。可是,其有用之处恰恰在于,对于量子物理学中的测量问题,这种想法可以加以部分的解释。我们以“薛定谔的猫”来阐释这种理论。如果用多重世界的理论来看,我们无需担心这只猫的死活,我们认为一只猫被分解为两只猫,一只死了而另一只活着,两只猫处在不同的宇宙当中,并且有两个观察者分别打开他们自己宇宙中的箱子,并且得出猫的状态。

多重世界的解释看起来是如此简单,不需要什么数学工具。也正是因为这一点,这个理论在普通大众中容易被传播。当然了,在传播过程中往往夹杂着曲解和讹传。大众不喜欢数学计算和推导,这些对他们来说太遥远了。

多重宇宙理论认为,有可能存在许多别的宇宙,而且,其中一些宇宙只是与我们所在的宇宙略有不同。所以,这种理论引起人们的很多猜想:也许会在很多宇宙中,会有同样的地球和同样的人类,也许我们每个人都能在其中找到自己一摸一样的人。诸如此类的想法无疑是很有趣的,但是,对于理论物理学家来说,这些只是笑谈。因为他们很清楚,科学不拒绝任何猜想,但是,猜想如果陷入荒诞,无疑是可笑的。

用多重宇宙来解释测量问题,很多推理就变得非常简单。但是,这种理论也会带来很多问题。例如,究竟有多少宇宙呢?依照多重宇宙的说法,因为每个量子事件都可能有两个或者两个以上的结果,那么,如果我们假设在任何一个宇宙中有10的80次方个基本粒子,那么,我们可以肯定地说,多重宇宙的数量要远远高于这个数字。那么,我们不禁要问,所有这些各自不同的宇宙在哪里呢?这是该理论无法回答的问题,也是人们无法想象的问题。

作为一个理论,物理学家们对待多重宇宙理论是非常严肃的。该理论的提出者埃弗雷特曾经作过这样一个类比:以前人们认为地球是宇宙的中心,而哥白尼提出了自己截然不同的见解;现在,人们还以为自己所在的宇宙是唯一的,那么是不是也是一种偏见呢?讨论归讨论,现在科学界的主流并不认可这种理论。

物理学家保罗·戴维斯对多重宇宙理论有这样的评价:“很少的假定,太多的宇宙。”的确,“很少的假定”是该理论的一个优点,但是,远远不足以抵消“太多的宇宙”所带来的麻烦。实事求是地说,这个麻烦实在太大了。爱因斯坦曾经对物理学定律有这样的看法,上帝是用简单的规律创造了这个世界。

单从形式上而言,多重世界的理论是简单的,但这个优点被太多的缺陷架空了。当然了,我们也不能简单地否认任何一种理论的价值,在科学的发展史上尤其是这样,每一个创新都有前人的铺垫,物理学就是在这种不断的尝试中前进的。

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