穿越平行宇宙 19

本系列文章预计会有30个章节，这套文献将系统的讲述物理学本身，今天是第三季第20篇

本节将会是我们第三季物理学科普的最后一篇，之所以本季要安排30个章节，是因为有10个章节是打算谈谈计算机的历史，但是为了不与物理学冲突，我打算将计算机部分单独拉出来谈。

所以我们本季的物理学知识最终定稿为是20个章节，最后一节将会是明天的总结语。

好，今天我们谈谈大名鼎鼎的“平行宇宙”！今天的课程大家可以点开首页的音乐（这是来自电影《星际穿越》的背景音乐）边听边读，嘻嘻~

一个故事

你有没有过这样的经历，有时候你在做一件事情的时候似曾相识？而且你在此刻感觉这件事情已经发生过了，甚至你认为你自己都预测到将来会发生什么。

我记得我小时候有一次印象特别深！

那是一个阳光明媚的下午，我和哥哥一起沿着火车轨道的路散步（那时候的火车轨道没有围起来），走着走着，我就突然产生一种一种强烈的感觉。

咦？怎么曾经遇到过一次这个场景呢，我下意识的去捡铁轨旁边的石子，这一时刻我甚至提前预测到我将会去捡石子。当时就愣住了！

哥哥问问怎么回事？

我说，不知道咋了，没事...

有人说，这是一种心灵感应，可能与你的前世有关。

又有人说，这是因为在平行宇宙中存在一个你，那个你此刻和你产生了量子纠缠.....

我差点就信了，不过目前脑科学还未给出一个明确的答案。所以我们就以这个故事来展开对平行宇宙的篇章！

什么是平行宇宙？

人们一直在追问，宇宙大爆炸之前是什么状态？

事实上，以超弦理论为集大成者，今天的科学家群体，不仅给出了“大爆炸”创世之后的宇宙发展历程，同时也给出了“大爆炸”之前宇宙存在的假说。

这其中，除了大家已经熟知的黑洞、虫洞等相关理论外，还有令人惊异的平行宇宙理论。

平行宇宙是指多元宇宙中所包含的各个宇宙。多元宇宙是一个理论上无限可能存在的宇宙集合，包括一切存在和可能存在的事物：所有的空间、时间、物质、能量以及描述它们的物理法则和物理常数。

平行宇宙的理论历史可以追溯到20世纪六七十年代。随着爱因斯坦影响力减弱，哥本哈根学派的解释成为量子力学的代名词，超出哥本哈根学派解释的范围公开质询量子力学的奇迹几乎是被禁止的。

但是，有不轻信的人准备挑战哥本哈根学派的正统意义，其中一位是休·埃弗雷特三世（Hugh Everett III）。

爱因斯坦在1955年4月去世时，埃弗雷特24岁，在普林斯顿大学读硕士学位。两年后，他获得博士学位，他的博士论文题目是“论量子力学的基础”。他在这篇论文中证明，量子实验的每个可能的结果在现实世界中有可能是实际存在的。

根据埃弗雷特的看法，对于被困在盒子里的薛定谔的猫，这将意味着在盒子打开的时刻，宇宙会分开，出现两个宇宙，一个宇宙中的猫死了，而另一个宇宙中的猫仍然活着。

他指出，在量子力学中，存在多个平行的世界，在每个世界中，每次量子力学测量的结果各自不同，因此不同的历史发生在不同的平行宇宙中。

埃弗雷特称他的解释为“量子力学的相对状态表示”，表示用他的所有量子状态都可能存在的假定，可以得出像哥本哈根学派解释一样对实验结果的量子力学预测。

他的导师是著名物理学家约翰·惠勒。但是，埃弗雷特的论文在1957年发表后十多年都没有人注意，他的专业幻想破灭，离开学术界，进入美国五角大楼做运用博弈论进行战争的战略策划，直到1982年去世。他没能活着看到“多世界解释”的平行宇宙被众所周知。

量子宇宙学家在试图解释宇宙是如何诞生的奥秘时，已认真地考虑这种解释。多世界的解释让他们绕过一个哥本哈根学派的解释无法回答的问题：什么样的观察能使整个宇宙的波函数消失？

按照哥本哈根学派的解释，需要有一个观察者在宇宙以外对它进行观察，但除了上帝之外没有这样的观察者，因此宇宙只可能是各种可能状态的叠加，而非可能实际存在。这是一个显而易见的长期存在的测量问题。

平行宇宙的解释

薛定谔方程将量子现实世界描述为各种可能性的叠加，并赋予每个可能性一个概率范围，但不包括测量行为。

在量子力学的数学中没有观察者。该理论没有讲到波函数的消失，也没有涉及在观察和测量时，量子系统的状态发生突然的和不连续的变化。

在埃弗雷特的多世界解释中，不需要造成波函数消失的观察或测量，因为每种量子的可能状态在一组平行宇宙中作为实际现实并存。

但是，如果额外维度存在的证据最终被找到，那也并非必然意味着弦论本身就是正确的。实际上，很多科学家根本不相信这些理论。

《奇异宇宙与时间现实》一书的作者、巴西科学家罗伯托·M.昂格尔和美国科学家李·斯莫林明确反对平行的多重宇宙理论。他们指出，同一时间只存在一个唯一的宇宙。

“平行宇宙学说认为同时存在多个宇宙，这一学说常常被用来把当代物理学谬误粉饰成真理。”在21世纪初期的今天，弦论及其他众多与之类似的学说，都无法在我们所观察的宇宙中得到验证。

但是，弦论和这些学说却是主流理论对某些现象不充分决定论的一个很好例子。

宇宙多元论把失败的解释变为真理的途径是：假设每一种对宇宙多元论有利的学说，都有与之对应的一个宇宙，那么在这个宇宙中，多元论拥有决定事物真伪的无上权力。

英国物理学家霍金在其著作《大设计》中有两个被认为最为激进的观点，可以视为他建构宇宙的要点：

一是他声称利用量子理论证明了“多重宇宙”的存在，我们这个宇宙只是同时从无中生出、拥有不同自然法则的多个宇宙中的一个；

二是他预言 M理论（可以视为“超弦理论”的升级版）作为“多重宇宙”法则的一种解释，是“万有理论”的唯一切实可行的候选者。霍金的新构想是将整个宇宙看成一个量子粒子，用宇宙波函数来描述多重宇宙（不止一个，是无数个宇宙）的无穷集合。

如果霍金说得没错，世上就存在无数平行宇宙。其中很多宇宙具有不同的物理常数，大多数宇宙都是一片死寂，不具备孕育生命的物理定律。

但是，在某个宇宙中，它的物理定律恰好符合生命的条件，这就是我们的宇宙。

按照霍金的理论，我们的宇宙只是无数的平行宇宙之一，每个宇宙都透过复杂的虫洞系统与其他宇宙相连接。

人类试图寻找不同现象之间的联系，或者它们背后隐藏的原因——这就是所谓的“统一”。

用统一化的方法去描述自然的各个层面，是物理学家的永恒追求。理解宇宙中发生的各个事件之间有着隐藏的联系给我们带来了智力满足感，时空观的革命给整个社会带来了难以想象的巨大变化。

爱因斯坦说：“宇宙最不可理解的事情是它是可以理解的。”

总结：无论怎样，我们只讲科学性，对于未证实的结论，我们只能认为是假说。

明天我们将会来一次总结，并计划下一个季度的内容。