如果要票选人类科学史上最有分量的一场辩论,1927年爱因斯坦和玻尔的“世纪论战”绝对排得上第一。
这场辩论没有硝烟,却影响了整个物理学的走向,直到今天,我们还在争论当年他们吵的那个问题:上帝到底掷不掷骰子?
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1927年,比利时布鲁塞尔,第五届索尔维会议召开。
这不是普通的学术会议,参会的29个人里,有17位诺贝尔奖得主,剩下的也全是物理学界呼风唤雨的角色。
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有人说这张合影里装着人类一半的智慧,这话真不夸张。洛伦兹、普朗克、爱因斯坦、玻尔、居里夫人、海森堡、薛定谔、德布罗意……
随便拎一个出来,都是能写进物理教科书的人物。
这次会议的主题是“电子和光子”,说白了就是大家凑在一起,想搞清楚微观世界到底是怎么回事。
那时候量子力学刚度过草创期,公式和实验结果都有了,但怎么解释这些结果,大家吵得不可开交。
会议前四天,场面出奇地平静。
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玻尔带着玻恩、海森堡这帮哥本哈根学派的人,轮番上台讲他们的诠释,甚至第三天三个人联手“围堵”薛定谔,活像“三英战吕布”。
但爱因斯坦全程坐在台下,一言不发,稳如泰山。
没人知道他在想什么,直到第五天下午的总结发言环节。
当时洛伦兹点名让玻尔发言。
玻尔上台,把他的哥本哈根诠释又重申了一遍:在测量电子的位置之前,讨论电子在哪里没有任何意义。微观粒子没有确定的状态,只有一团概率波,只有观测的那一刻,波函数才会坍缩成确定的结果。物理学的任务,不是去找“自然是什么”,而是对于自然,我们“能说什么”。
这话刚说完,台下的爱因斯坦终于坐不住了。 他直接站起来,语气里带着明显的不以为然:“照你们这么说,物理世界连客观现实都没有了?物理学家不去深究万物的本质,那还研究什么物理?”
他大步走上讲台,拿起粉笔在黑板上画了一个小孔,后面画了一块接收屏。
“我们来做个思想实验:一个电子穿过小孔,打在屏幕上。按照你们的说法,电子穿过小孔之后,是一团扩散的概率波,均匀分布在整个屏幕上。当它最终落在A点的瞬间,屏幕上其他所有位置的概率波,都得同时消失,对吧?不然就会在两个地方同时看到同一个电子。”
爱因斯坦顿了顿,盯着玻尔:“那我问你,屏幕这么大,概率波是怎么做到瞬间坍缩到A点的?其他地方的波,怎么能同时收到‘消失’的信号?这不是超距作用吗?那相对论的光速不变原理,往哪里放?”
这一问,直接把论战的火苗点着了。
从那天起,两人从会场吵到餐桌,从餐桌吵到房间,逮着机会就辩论。爱因斯坦坚信因果律,坚信世界是客观确定的,他说出了那句流传至今的名言:“上帝不会掷骰子!” 而玻尔的回应也同样经典:“爱因斯坦,别去指挥上帝怎么做。”
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很多人都以为这只是一次普通的学术争论,没人想到,这场辩论会持续几十年,甚至延伸出无数颠覆世界观的猜想。
后来的几年里,爱因斯坦屡败屡战,先后拿出“光箱实验”“EPR佯谬”,试图证明哥本哈根诠释有漏洞,但每次都被玻尔巧妙地化解。
至少在当时的大多数物理学家眼里,玻尔赢了。
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哥本哈根诠释成了量子力学的“正统”,写进了教科书。
但爱因斯坦不服,薛定谔也不服。 他们始终觉得,量子力学肯定哪里不对,一个靠概率和观测来决定的世界,太荒谬了。
眼瞅着正面战场占不到便宜,薛定谔憋了个大招。
1935年,他给爱因斯坦写了一封信,信里构想了一个极其简单又极其残忍的思想实验。就是这个实验,后来成了全世界最有名的物理学梗,位列“物理学四大神兽”之一。
它就是“薛定谔的猫”。
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这个实验的装置说起来一点都不复杂:一个完全密封的铁箱子,里面关着一只活猫,还有一套机关:一小块放射性物质、一个盖革计数器、一把小锤子、一瓶氢氰酸毒药。 放射性原子在一段时间内,有50%的概率发生衰变,也有50%的概率不衰变。如果衰变了,放出的粒子会被盖革计数器捕捉到,触发继电器,锤子掉下来砸碎毒药瓶,毒药挥发,猫当场死亡。如果原子没衰变,就什么都不会发生,猫好好活着。
按照哥本哈根诠释,放射性原子是微观粒子,在我们观测它之前,它就是处于“衰变”和“未衰变”的叠加态,既衰变了,又没衰变。
那顺着这个逻辑往下推呢?
原子的状态是叠加的,计数器的状态就是叠加的;计数器叠加,锤子的状态就是叠加的;最后,猫的生死状态,也是叠加的。
结论就是:在打开箱子观测之前,这只猫处于“既死又活”的叠加态。
你没看错,既死又活。
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不是说我们不知道它是死是活,而是它真的同时处于两种状态。
薛定谔提出这个实验,根本不是为了解释量子力学,恰恰相反,他是来“抬杠”的。
他就是想用这个极端荒谬的结论告诉所有人:哥本哈根诠释就是扯淡,再往下推,就得承认“既死又活的猫”这种违背常识的东西。
之前量子叠加都是电子、原子这些看不见摸不着的微观粒子,再怎么反常识,大家也觉得离自己很远。
可薛定谔直接把量子效应放大到了宏观世界,还是“猫的生死”这么直观的事儿,冲击力一下子就上来了。
爱因斯坦收到信之后特别开心,立马回信给薛定谔:“你太懂我了!这帮人就是在玩文字游戏,只有你是真的在认真讨论现实问题。”
后来他还在各种场合拿这个事儿调侃:“难道我不看月亮的时候,月亮就不存在吗?它也变成一团概率波,弥散在天上,等我抬头看它的时候才突然出现?”
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这话听着像抬杠,但其实问到了最核心的地方:如果物理世界的存在都要依赖观测,那科学研究的“客观世界”,到底还存不存在?
有意思的是,几百年前的哲学家早就说过类似的话。
中国的王阳明讲“汝未看此花时,此花与汝心同归于寂”,英国的贝克莱大主教说“存在即是被感知”。
过去科学家都把这当成唯心主义的梦呓,觉得科学就是研究客观物质,跟主观感知没关系。
结果量子力学发展到哥本哈根诠释这儿,突然和这些哲学观点对上了。难道我们的宇宙,真的是“唯心”的?
这个问题,直到今天也没有答案。
这么有戏剧张力的设定,科幻作家当然不会放过。
刘慈欣在《球形闪电》里就把这个脑洞开到了极致:球形闪电根本不是普通的闪电,而是更高维度的“宏电子”,本身就处于量子叠加态,所以能穿墙、能飘忽不定。被球形闪电击中的人,不会真的消失,而是变成了量子叠加态,弥散在空间里,你不看他,他就存在;你一看,他就消失了。
说白了,就是宏观版的薛定谔的猫,换了个“鬼魂”的壳子而已。
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哥本哈根诠释虽然是正统,但“既死又活的猫”“观测导致坍缩”这些设定,怎么看怎么别扭。
很多物理学家都觉得,这里面肯定少了点什么。
直到20多年后,一个叫休·艾弗雷特三世的年轻人,给出了一个石破天惊的答案。
艾弗雷特是个典型的天才型选手,而且是跨专业的那种。
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本科读化学工程,硕士跑去学数学,研究军事博弈学,读博的时候突然对理论物理产生了兴趣,直接投奔了物理学大师惠勒门下,专门研究量子力学的基本原理。
他的同学后来回忆说,这家伙聪明得离谱,从化学跳到数学再跳到物理,跟玩一样,平时也不怎么死磕书本,整天抱着科幻小说看。说白了,就是靠天赋吃饭的人。
读博期间,艾弗雷特越看哥本哈根诠释越觉得别扭。 别扭在哪?
“波函数坍缩”这个设定,太生硬了。
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薛定谔方程本身能完美描述波函数的演化,连续、平滑、符合数学规律。偏偏一到“观测”的时候,就跳出一个完全没法用方程描述的“坍缩”,瞬间从概率变成确定值。
为什么观测这么特殊?凭什么人的观测能改变物理系统的状态?坍缩的具体机制是什么?
没人能回答。
艾弗雷特想:既然薛定谔方程本身允许所有状态同时存在,我们为什么要凭空删掉其他状态,只留一个?为什么非要加一个“坍缩”的假设?
按照奥卡姆剃刀原理,如无必要,勿增实体。
最简单的解释,往往就是最接近真相的。 于是他提出了一个大胆到离谱的想法:根本就没有什么波函数坍缩。所有可能的结果,其实都真实发生了,只不过发生在了不同的宇宙里。
没有坍缩,只有分裂!
什么意思?拿薛定谔的猫来说。
按照艾弗雷特的理论,根本不存在什么“既死又活”的猫。当你把箱子关上,放射性原子开始演化的时候,宇宙就已经慢慢分化了。到了该观测的那一刻,宇宙彻底分裂成两个:
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在一个宇宙里,原子衰变了,锤子落下,猫死了,你打开箱子看到一只死猫;
在另一个宇宙里,原子没衰变,毒药没碎,猫活着,你打开箱子看到一只活猫。
这两个宇宙是完全平行的,从分裂的那一刻起,就各自独立演化,再也不会有任何交集。两个宇宙里都有一个“你”,都觉得自己看到的结果是唯一的、真实的。
你之所以觉得结果是随机的,只是因为你刚好处在这个宇宙分支里而已。
再拿双缝干涉实验举例。
一直以来人们都困惑:电子一个一个通过双缝,为什么还能产生干涉条纹?难道电子自己和自己干涉?它同时走了两条缝? 用多宇宙理论解释就特别简单:电子穿过双缝的时候,宇宙分裂成了两个。
一个宇宙里电子走了左缝,另一个宇宙里电子走了右缝。
这两个宇宙的波函数会相互叠加、相互干涉,最终在屏幕上打出明暗相间的条纹。 电子从来没有同时走两条缝,它就是个普通的粒子,每次只走一条路。只是不同宇宙的电子叠加在了一起,才产生了干涉效果。
这个理论最厉害的地方在于,它彻底抛弃了“观察者”的特殊地位。 在哥本哈根诠释里,观察者是特殊的,是观测导致了坍缩,甚至有点“意识决定物质”的味道。
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但在多宇宙理论里,观察者一点都不特殊。宇宙的演化完全由物理定律决定,跟有没有人看、有没有意识没关系。哪怕没有人类,该分裂还是分裂,该演化还是演化。
量子力学,一下子又从“唯心”拉回了“唯物”的轨道上。当时很多人看完这个理论,都长舒了一口气:终于不用再纠结“观测者”这种玄乎的东西了。
按理说,这么漂亮的理论,应该马上轰动物理学界才对。但现实给了艾弗雷特狠狠一击。
1956年,艾弗雷特把自己的研究写成了博士论文《没有概率的波动力学》,系统阐述了多宇宙理论。
但在当时,哥本哈根诠释就是绝对的正统,玻尔就是物理学界的权威。他的理论根本没人当回事。
1959年,在导师惠勒的安排下,艾弗雷特满怀憧憬地去了哥本哈根,想当面和玻尔交流。结果这次会面,成了他一辈子的噩梦。 玻尔根本就没认真和他讨论。
在玻尔和他的追随者眼里,多宇宙理论根本不是什么新发现,就是异端邪说,是连量子力学基础都没搞懂的人才会想出来的东西。
后来有个玻尔的学生甚至评价说:“艾弗雷特愚蠢得难以形容,连最简单的量子力学都理解不了。”
这次拜访彻底浇灭了艾弗雷特对学术界的热情。
博士毕业之后,他直接离开了物理学界,去了美国国防部当军事专家,后来又出来创业,开了一家计算公司,没几年就成了百万富翁。 而他的多宇宙理论,就像被扔进了废纸堆,整整十几年几乎无人问津。
直到70年代,一个叫德威特的物理学家,在翻旧文献的时候偶然看到了艾弗雷特的论文,一下子就被震撼了。
他觉得这理论太天才了,怎么能被埋没这么久?
于是德威特开始到处推广这个理论,还把艾弗雷特的论文重新整理发表,给它起了一个更响亮、更通俗的名字:多世界诠释。
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也就是我们现在常说的“平行宇宙”。 这个尘封了十几年的理论,才终于走进了大众的视野,并且一发不可收拾,成了全世界最受欢迎的物理猜想之一。
那艾弗雷特自己呢?
70年代末,他也曾想过回归物理学界。
1977年,惠勒邀请他去德克萨斯州做了一次演讲,反响特别好。惠勒甚至打算在加州给他建一个研究所,专门研究多宇宙理论。
但最终,他还是没能真正回到学术圈的中心。
他就像一个世外高人,看着自己的理论慢慢火遍全世界,自己却始终站在圈子外面。 不过他一直对自己的理论充满信心。他说:“我将来一定会因为多宇宙理论,在物理学史上留下名字。” 1981年,艾弗雷特因心脏病去世,年仅51岁。
他的儿子后来回忆说,直到去世前,父亲对多宇宙理论的信念,从来没有动摇过。
很多人刚听到多宇宙理论的时候,都会有个疑问:宇宙怎么还能分裂?一个宇宙怎么凭空变成两个?能量守恒吗?
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其实“分裂”这个词,确实容易让人误解,好像一个宇宙硬生生掰成两半。
后来惠勒自己也说,与其叫“分裂”,不如叫“演化”更准确。
惠勒提出了一个“总宙”的概念。
他说,不是一个宇宙分裂成好几个,而是所有的宇宙本来就都存在,它们共同组成了一个更高维度的“总宙”(Multiverse)。
我们的宇宙,只是总宙里的一个“切面”而已。
宇宙从来没有“凭空分裂”,它只是一直在按照物理规律,演化出所有的可能性而已。
顺着这个思路往下想,最浪漫的推论就来了: 既然每时每刻都有无数量子事件发生,宇宙在不断分化出无数分支,那是不是意味着,在别的宇宙里,还有另外一个“你”?
没错。
小到原子衰变、电子跃迁,大到你每一次选择、每一个决定,其实都对应着宇宙的不同分支。
早上出门你纠结走左边还是右边,在你做出选择的那一刻,宇宙就分化了:一个宇宙的你走了左边,一个走了右边。
高考填志愿你选了计算机还是临床医学,不同的选择对应不同的宇宙分支,里面的你过着完全不同的人生。 甚至你刚才眨没眨眼,喝没喝水,都有对应的宇宙分支。
也就是说,在无数个平行宇宙里,有无数个“你”。
他们可能和你有着一模一样的童年,一模一样的长相,却因为某个节点的不同选择,走上了完全不同的路。 有的宇宙里,你考上了当年理想的大学,学了喜欢的专业,现在正做着热爱的工作; 有的宇宙里,你和当年错过的那个人走到了一起,组建了家庭,日子平淡又幸福; 有的宇宙里,你可能遭遇了意外,很早就离开了这个世界; 还有的宇宙里,你可能中了彩票,成了亿万富翁。
我们每个人都有过“如果当初”的遗憾,都想过“要是当时那么选就好了”。
在多宇宙理论里,这些“如果”都是真实存在的,它们就在另一个宇宙里,被另一个你经历着。 想想其实挺浪漫的:你所有的遗憾,都有人替你圆满;你所有没实现的梦想,都有人替你完成。
这种设定实在太对人类的胃口了,所以影视和科幻作品里,平行宇宙早就被玩出花了。
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比如《蝴蝶效应》,主角每次回到过去改变一件小事,就会进入一个完全不同的平行宇宙,结果总是越改越糟,最后只能回到原点。本质上就是不同的选择导向不同的宇宙分支。
还有《罗拉快跑》,女主每一次奔跑过程中的不同选择,都会导向完全不同的结局,其实就是在展示不同的平行宇宙。
前几年很火的烧脑电影《彗星来的那一夜》,更是把平行宇宙的碰撞玩到了极致。彗星来临的夜晚,不同平行宇宙之间的屏障消失了,一群人在房子里,发现周围的人来自不同的宇宙,甚至还有好几个不同的自己。
这些作品的内核其实都一样:人生有无数种可能,我们只是恰好经历了其中一种而已。
顺着多宇宙理论再往下挖,就会挖到一个很有意思也很有争议的结论:人择原理。
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什么意思呢?
我们经常会问:为什么我们的宇宙是这个样子?为什么物理常数刚好是这个数值?为什么引力、电磁力的强度刚好合适,刚好能形成原子、分子,刚好能诞生恒星、行星,刚好能演化出生命和人类? 这一切是不是太巧了?
人择原理的答案很简单:因为如果宇宙不是这个样子,就不会有人类出现,也就不会有人站在这里问这个问题了。
听起来像废话,但其实是个很严肃的逻辑。
按照多宇宙理论,存在无数个宇宙,每个宇宙的物理定律、物理常数可能都不一样。有的宇宙引力太强,恒星刚形成就坍缩了;有的宇宙电磁力太弱,原子都没法稳定存在;绝大多数宇宙里,根本就不可能诞生生命。
只有我们这个宇宙,各项参数刚好恰到好处,刚好能演化出人类,所以我们才能看到这样的宇宙。
这就很有意思了。
当年哥白尼提出日心说,把人类从宇宙中心的位置拉了下来,让我们意识到自己在宇宙里是很平庸的,这就是“哥白尼原则”,也叫平庸原则。
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结果人择原理一出来,好像又把人类放回了特殊的位置:我们的宇宙,就像是为我们量身定做的一样。 这到底是唯物还是唯心?很多人接受不了,觉得这根本就不是科学,是玄学。
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当然了,多宇宙理论从诞生到现在,争议就从来没停过。反对它的人,理由非常充分。
科学哲学家波普尔早就说过:一个理论要称得上是科学理论,必须具备可证伪性。 也就是说,你得能设计出一个实验,来证明它是错的。
如果一个理论无论怎么说都对,永远没法证明它错,那它就不是科学,是玄学。
那么宇宙理论呢?
平行宇宙之间是完全独立的,没有任何交集,我们根本不可能去另一个宇宙,也不可能收到另一个宇宙的信号。那你怎么证明它存在?又怎么证明它不存在?
著名科普作家卡尔·萨根有个经典的比喻,车库里的喷火龙。
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有人跟你说,他家车库里有一条会喷火的龙。但是这条龙是隐形的,摸不着看不到,喷的火也没有温度,不会留下任何痕迹,用任何物理手段都探测不到。 那这条龙到底存不存在?你没法证明它不存在,但它存在不存在,又有什么区别呢?
在很多科学家眼里,多宇宙理论就跟这条喷火龙一样。
你说有无数个平行宇宙,但是我们永远观测不到,那跟没有有什么区别?
宇宙学家保罗·戴维斯就直言不讳地说:“极端的多宇宙解释让人想起神学讨论。调用无穷无尽看不见的宇宙来解释我们的宇宙,跟调用一个看不见的造物主有什么两样?”
除了可证伪性,还有两个很常见的质疑。
第一个是能量守恒的问题。
很多人说,宇宙分裂一次就凭空多出来一个宇宙,那这个宇宙的物质和能量从哪来?这不是违背能量守恒吗? 支持多宇宙的人是这么解释的:总宙的总能量是守恒的,所有子宇宙的能量加起来是固定的,分裂只是把能量分到不同的分支里,并不是凭空产生。
当然,这个说法也只是理论上的,没法验证。
第二个批评,就是觉得这个理论太“浪费”了。
为了解释一个电子的行为,竟然要搬出无数个宇宙,这不是杀鸡用牛刀吗?至于吗? 物理学家彭罗斯就说过,多宇宙理论简直是疯狂的,为了一个小小的量子问题,搞出这么多宇宙,太离谱了。
有意思的是,学术界还真搞过好几次投票,看看大家更信哪个理论。
1997年的一次量子力学研讨会上,哥本哈根诠释票数第一,多宇宙第二;
1998年剑桥大学的量子计算会议上,两者票数差不多,只差几票;
2011年奥地利的一次会议上,33名参与者里,14人支持哥本哈根,6人支持多宇宙。
当然了,科学从来不是投票决定的。当年全世界的物理学家都相信以太,最后不也证明是错的吗?票数多少,跟真理没有半毛钱关系。
虽然争议很大,但还是有很多科学家在想办法,看看能不能找到多宇宙存在的证据。哪怕是间接证据也好。
最有名的一个思想实验,是麻省理工的泰格马克教授提出的“量子自杀实验”。
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这个实验说起来有点疯狂:你把薛定谔的猫换成一个活人,把毒药换成一把手枪,手枪的扳机由放射性原子控制。原子衰变,手枪就开枪,打死这个人;不衰变,就不开枪。 现在,让这个人自己站到箱子里,扣动扳机。
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按照多宇宙理论,每次扣动扳机,宇宙都会分裂。
一个宇宙里枪响了,人死了;另一个宇宙里没枪响,人还活着。 对于外面的观察者来说,这个人有50%的概率死掉,50%活着。
但是对于箱子里的这个人自己来说呢? 死掉的那个宇宙里,他已经死了,什么都不知道了。对他的主观意识来说,有意义的只有他还活着的那个宇宙。
也就是说,从他的视角来看,每次扣动扳机,他都只会听到“咔哒”一声空枪,永远不会死。 无论扣多少次扳机,他都能活下来。因为总有一个宇宙里他没死,而他只能感知到自己活着的宇宙。
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顺着这个推论下去,就会得出更诡异的“量子永生”:一个人永远不可能自杀成功。因为总有一个宇宙里的他活了下来,而他的主观意识永远会停留在活着的那个分支里。
你听着是不是觉得很扯,甚至有点恐怖? 先别慌,首先跟大家说清楚:这完完全全是一个思想实验,绝对绝对不要去尝试。而且这个实验本身也有很多漏洞,比如死亡是一个过程不是瞬间的,还有意识的连续性问题等等。
它更多是用来帮助理解多宇宙理论的,不是真的让你去玩命。
那有没有现实一点的验证方法?
还真有,那就是量子计算机。
量子计算的先驱多伊奇,就是多宇宙理论的死忠粉。
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他早就提出了一个观点:量子计算机之所以算力强大,就是因为它能利用平行宇宙的计算资源,同时在无数个平行宇宙里进行计算,最后把结果汇总到我们这个宇宙。
他说:“当你用量子计算机做运算的时候,其实是在和无数个平行宇宙里的计算机协作,大家一起算,所以才能这么快。”
按照这个说法,如果通用量子计算机真的实现了,那就相当于间接证明了多宇宙的存在,不然它哪来的这么强算力?
当然了,这也只是一种解释。
也有很多科学家认为,量子计算的算力来自量子叠加和量子纠缠,跟平行宇宙没关系。不过不得不说,用多宇宙来解释量子计算,确实很直观,也很酷。
现在我们的量子计算机还处在很初级的阶段,比如谷歌的“悬铃木”、中国的“九章”,只能在特定问题上展现量子优越性,离通用量子计算机还差得远。
也许等未来通用量子计算机实现的那天,我们才能知道答案。
还有人把目光投向了宇宙深处,想在宇宙微波背景辐射里找到其他宇宙存在的证据。
他们的想法是:在宇宙诞生初期,也就是大爆炸刚发生的时候,我们的宇宙可能和其他平行宇宙发生过碰撞。如果真的碰撞过,就会在宇宙微波背景辐射上留下一个特殊的印记,比如一个圆形的斑点。
2010年前后,还真有科学家分析了WMAP卫星的数据,说他们找到了这样的斑点,可能是宇宙碰撞的痕迹,当时还引起了不小的轰动。
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但是后来,分辨率更高的普朗克卫星发回了更精确的数据,大家仔细分析之后,发现根本没有什么所谓的碰撞痕迹,之前的发现只是数据误差而已。
直到今天,我们也没有在宇宙中找到任何其他宇宙存在的直接或者间接证据。
其实我们平时说的“平行宇宙”,只是多宇宙理论里的一种。
后来随着物理学的发展,尤其是弦论的兴起,科学家们又提出了各种各样的多宇宙理论。 泰格马克把这些理论分成了四个级别,一级比一级脑洞大。
我们挨个说,看看你能接受到第几级。
第一级:可观测宇宙之外的“远方宇宙”
这是最简单、最没有争议的一级。
我们现在能观测到的宇宙直径大概是930亿光年,这是我们的视界。超过这个范围的地方,宇宙膨胀的速度超过了光速,我们永远也看不到那里。
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泰格马克认为,整个宇宙是无限大的,物理定律到处都一样。在无限远的地方,肯定存在着和我们的可观测宇宙一模一样的区域,里面有一模一样的银河系、一模一样的太阳系,甚至一模一样的你。
说白了,就是空间足够大,物质足够多,总能排列出一个和我们一样的世界。 这些宇宙跟我们在同一个空间里,只是离得太远了,我们看不到。
这就是第一级多宇宙。
第二级:暴胀出来的“泡泡宇宙”
这是宇宙暴胀理论衍生出来的观点。
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宇宙暴胀理论认为,宇宙在诞生初期经历了一次极速膨胀,就像吹泡泡一样。在暴胀的过程中,有些地方停止了暴胀,形成了一个个泡泡,每个泡泡就是一个独立的宇宙。
我们的宇宙就是其中一个泡泡。 不同的泡泡宇宙,在形成的时候可能会发生不同的对称性破缺,导致它们的物理常数都不一样。比如有的宇宙里引力更强,有的光速更快,有的电子电荷不一样。
这一级的宇宙,跟我们不在同一个“泡泡”里,它们之间是永远暴胀的空间,永远也碰不到一起。
第三级:量子分支的“多世界宇宙”
就是我们一直在讲的,艾弗雷特的量子多世界理论。每次量子事件都会分化出不同的宇宙分支,所有可能的结果都真实发生。
泰格马克说过一句很有意思的话:第一级和第三级其实没什么本质区别,区别只是另一个“你”住在哪里。第一级的住在宇宙的另一边,第三级的住在不同的量子分支里。
第四级:数学规律不同的“终极宇宙”
这一级就最疯狂了,完全是泰格马克自己的哲学猜想。
他认为,宇宙的本质就是数学。
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所有自洽的数学结构,都对应着一个真实的宇宙。也就是说,只要数学上成立的宇宙,都是真实存在的。 有的宇宙里,1+1等于3;有的宇宙里,圆周率π等于4;有的宇宙里,数学规律跟我们完全不一样。这些宇宙都是真实存在的,只是我们没法想象而已。 这四级宇宙,一级比一级离谱,一级比一级更难验证。
除了泰格马克的四级分类,弦论大师格林还总结出了九种多重宇宙,比如膜宇宙、循环宇宙、全息宇宙、模拟宇宙等等。我们挑两个最有意思的说说。
一个是全息宇宙。
这个理论特别颠覆:我们的三维世界,其实是一个二维曲面的全息投影。
所有的信息,都编码在这个二维的表面上,我们感受到的三维空间,其实只是一种全息幻觉。 这个想法来自对黑洞的研究:掉进黑洞的物体,所有信息都会被印在黑洞的视界表面上。
三维的物体,信息可以存在于二维的表面上。
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那推广到整个宇宙,是不是我们的宇宙也只是一个二维全息图的投影? 听起来很扯,但在数学上它是完全自洽的,现在还有很多物理学家在研究这个方向。
另一个是模拟宇宙。
这个大家就更熟悉了:我们的宇宙,其实是一个高级文明用计算机模拟出来的程序,我们都活在虚拟世界里,就像《黑客帝国》里的尼奥一样。
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马斯克就说过,我们活在真实世界的概率,不到十亿分之一。因为如果人类未来能发展出模拟宇宙的技术,那肯定会模拟很多个宇宙。
这么多模拟宇宙里,只有一个是真实的,我们大概率是活在模拟里的。 当然了,这个理论也没法证伪,跟多宇宙一样,都是听起来很有道理,但没法验证。
讲到这里,你可能会问:说了这么多,多宇宙到底存不存在?
说实话,不知道。
直到今天,多宇宙理论仍然只是一个科学猜想,不是科学结论。它没有任何确凿的实验证据,也没法被证伪,很多科学家都不认可它。
但这并不妨碍它成为现在最受欢迎、最有魅力的科学猜想之一。
为什么? 因为它太浪漫了。
它告诉我们,人生的遗憾在另一个宇宙里可能被弥补,错过的人在另一个宇宙里可能正陪在我们身边,没实现的梦想在另一个宇宙里可能已经成真。
它也太有启发性了。
从薛定谔的猫,到多宇宙,再到弦论里的各种奇思妙想,人类的想象力一次次突破边界,去思考宇宙最本质的问题。
也许有一天,我们真的能证明平行宇宙的存在;
也许有一天,我们会发现它根本就是错的。
但无论如何,这些大胆的猜想,这些天才的思考,都已经刻在了人类探索宇宙的历史上。
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