平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?探索

当前位置:首页 > 探索 >     日期:2017-06-13    来源:前沿资讯    编辑:静雅    热度:
导读:人类目前的科技程度与科学认知程度因为不能探查到宇宙边缘,故认为宇宙无边无际,但宇宙是否是无限大且具有多元化呢?宇宙外面是什么?平行宇宙是否存在还需要时间让我们慢慢探索。判...

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  人类目前的科技程度与科学认知程度因为不能探查到宇宙边缘,故认为宇宙无边无际,但宇宙是否是无限大且具有多元化呢?宇宙外面是什么?平行宇宙是否存在还需要时间让我们慢慢探索。

  判断一个理论是否成熟、是否科学有三大标准。它们分别是能否重现原有理论的结果;能否解释与原有理论矛盾的结果;以及能否作出新的、可供检验的预测。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  地心说被日心说取代,在日心说的基础上,牛顿又发展出了万有引力理论。万有引力不但能够解释行星的位置和运动,还能解释木星的卫星、金星的相位和火星轨道的偏心率,同时还能对彗星的周期性回归作出预测。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  但是几百年后,万有引力在预测水星轨道的细节方面失败了。新出现的爱因斯坦广义相对论不仅重现了牛顿的所有成果,还解释了水星的轨道异常,并提供了可供检验的预测——星光能被引力弯曲。因此广义相对论在短短几年中就被确认为一次伟大的科学革命。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  在生物学上,达尔文的进化论也是个很好的例子。基因和DNA的发现,一直推动着它向前发展。科学的进军就是这样:并不因为谁的理论提出得早就相信谁,而是看谁能够更好地解释宇宙中的现象。

  要理解多元宇宙理论,就需要从宇宙本身开始。这个宇宙指的是可观测宇宙。也就是我们能够看到、能够测量、能够与之互动的一切总和。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  宇宙中的恒星、星系纠缠在一起形成了一张巨大的网。我们在距离上看得越远,在时间上也看得越早。我们看到的星系越遥远,它们的年龄也越小。构成这些星系的恒星重元素含量很少,星系的规模也非常小,因为在那时,星系间的合并还十分罕见。这也是它们多呈旋涡状,而少有椭圆形的原因。存在于我们视野极限处的,是宇宙中形成最早的恒星。再往前,就是一片黑暗,只有宇宙大爆炸遗留下来的微弱余晖。

  根据暴胀理论,我们通常所说的大爆炸其实并不是时间和空间的起始,而是我们这个可观测宇宙的开始。在此以前是宇宙的暴胀期。那是一个以指数级膨胀的宇宙,充满着时空结构固有的能量。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  宇宙的暴胀也是一个通过继承和发展而来的理论。它继承了大爆炸理论和现代宇宙学的所有成果;解释了大爆炸理论无法解释的一系列问题,包括宇宙各处的温度为何如此平均,空间为何如此平坦,为何没有发现磁单极子这样的高能遗留物等等;与此同时,它还明确作出了五个可供检验的预测,其中四个已被确认。

  唯一一个未被确认,也难以确认的预测是:多元宇宙。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  暴胀理论认为,暴胀能导致空间以指数级急速膨胀。这能解释为什么我们的宇宙如此平均、如此巨大。暴胀结束后,我们的宇宙充满了物质和辐射,也就是我们在大爆炸中所看到的一切。

  但是不可思议的事情也在这里出现。

  我们今天的宇宙是通过充分的暴胀形成的。但是根据同一个理论,我们可以推导出在暴胀已经结束的地方周围,仍然存在着许多暴胀尚未结束的地方。这种存在于理论中的现象也就是所谓的“永久暴胀”。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  根据量子力学和量子宇宙学原理,暴胀可以在任何地方、任意的时间上停止。但是仍然存在着有限的机会在任何地方、任意的时间上继续进行。假如暴胀在某地停止,那里就会像我们这个宇宙一样,出现炽热的大爆炸,并由此形成宇宙。(上图带红叉的部分)

  在那些暴胀尚未结束的地方,空间会继续扩张。因此某处的大爆炸可能是与我们这个宇宙分离的。也就是说,在一些地方停止扩张、形成宇宙的同时,其它地方的暴胀还在继续。

  我们对这些额外产生的宇宙知之甚少。比如它们的物理定律、基本常量是否和我们这个宇宙相同?它们发展过程中的密度和特性是否和我们这个宇宙相同?它们是否会和我们这个宇宙发生量子纠缠?

  根据最保守的看法,这三个问题的答案可能分别是“相同”“相同”和“不会”。但是这样的回答是否科学?多元宇宙理论究竟是不是一种科学理论?

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  应该说,多元宇宙理论本身并不是一个科学理论。它实际上是一个根据当前已知物理定律所作的推论。但它是一个不可避免的推论。一个被量子物理统治的暴胀宇宙,几乎可以肯定会产生这样的结果。

  然而对于我们所在的这个宇宙来说,多元宇宙理论起不到多大的解释作用。它无法解决我们当前面临的问题。最糟糕的是,它无法向我们提供任何能够加以检验的预测。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  这意味着什么呢?这首先意味着假如我们对这个宇宙及其历史的认识是正确的,那么多元宇宙可能真的存在。在我们这个可观测宇宙之外,可能存在着更多的宇宙。产生这些宇宙的大爆炸与我们这个宇宙没有任何关联。

  但与此同时,这一切又是超现实的。即便在理论上,也无法加以检验。除非我们重现宇宙暴胀,然后把观测者送往不同的暴胀区。

 

平行宇宙是否存在? 宇宙外面到底是什么?

 

  多元宇宙理论永远是一种物理学的推论。这很有意思,也是一种不可避免的推论,但在加以检验之前,不能被称为科学。事实上,我们可能永远也无法对此加以检验。这是一个有意义的理论猜想,但不是科学理论。而且由于宇宙给我们设置了局限,多元宇宙可能永远都无法成为科学理论。

  它是一种基于物理的“形而上学(metaphysics)”。我们能够通过科学的方式学习这个宇宙内部的信息,但是这个宇宙实际上却是有限的。

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  作者 / Ethan Siegel 翻译 / 老孙

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