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          我們生活的宇宙之外是否還有其他宇宙存在?

          發(fā)布時(shí)間:2023-08-09 09:54:00來源: 科技日報(bào)

            直到現(xiàn)在也沒有人能夠通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多重宇宙的存在。除非我們處于宇宙的邊緣,能夠看到另一個(gè)宇宙正在向一個(gè)方向擴(kuò)張,然而我們可能永遠(yuǎn)也無法到達(dá)宇宙的邊緣。

            ——安德烈·林德 美國斯坦福大學(xué)教授

            ◎本報(bào)記者 張佳欣

            我們的宇宙有沒有可能只是多重宇宙中的一個(gè)?

            這個(gè)問題一直是科學(xué)家探索的熱點(diǎn),也是科幻電影常用的概念。從《瞬息全宇宙》等奧斯卡獲獎作品,到《奇異博士2:瘋狂多元宇宙》等大片,科幻故事中充滿了不同現(xiàn)實(shí)之間的創(chuàng)意性互動。許多宇宙學(xué)家認(rèn)為,多重宇宙不僅僅是純粹的幻想或簡單方便的敘事手段。

            人類關(guān)于多重宇宙的想法由來已久。1848年,埃德加·愛倫·坡在一首散文詩中幻想了“無限連續(xù)的宇宙”的存在。但當(dāng)現(xiàn)代科學(xué)理論試圖解釋我們生活的宇宙的特性并預(yù)測其他宇宙的存在時(shí),多重宇宙的概念才真正開始流行。

            用暴脹宇宙學(xué)理解多重宇宙

            事實(shí)上,銀幕上描繪的多重宇宙通常與該術(shù)語的科學(xué)現(xiàn)實(shí)截然不同。

            多重宇宙,又叫多元宇宙,是科學(xué)家用來描述這樣一種想法的術(shù)語:除了可觀測的宇宙之外,其他宇宙也可能存在。

            據(jù)美國《國家地理》雜志介紹,目前為止,對多重宇宙的科學(xué)理論預(yù)測有許多,這些理論描述了不同的可能場景——從和我們的宇宙處在不同平面的空間區(qū)域,到不斷涌現(xiàn)的獨(dú)立“泡沫”宇宙。所有這些理論的共同點(diǎn)是,它們表明我們可以觀察到的空間和時(shí)間并不是唯一的現(xiàn)實(shí)。

            在關(guān)于多重宇宙的科學(xué)理論預(yù)測中,“泡沫”宇宙的觀點(diǎn)認(rèn)為多重宇宙與暴脹宇宙學(xué)有關(guān),即在大爆炸后的極小時(shí)刻,宇宙迅速呈指數(shù)級膨脹,這種膨脹可能會一遍又一遍地發(fā)生,甚至可能會無限地發(fā)生,從而形成一系列“泡沫”宇宙。

            物理學(xué)家發(fā)現(xiàn),如果暴脹真的存在,那么即使其他區(qū)域的膨脹已經(jīng)結(jié)束,時(shí)空的某些區(qū)域仍會繼續(xù)膨脹。這些繼續(xù)膨脹的區(qū)域可被視為一個(gè)獨(dú)立的膨脹宇宙。這個(gè)過程會無限期地持續(xù)下去,膨脹的宇宙會產(chǎn)生更多膨脹的宇宙,從而形成一個(gè)多宇宙的世界。在“宇宙畫布”上,永恒膨脹的宇宙使“泡沫”不斷出現(xiàn),每個(gè)“氣泡”都是一個(gè)獨(dú)立的宇宙,每個(gè)“氣泡”都有不同的物理定律。

            不識廬山真面目,只緣身在此山中。暴脹宇宙學(xué)創(chuàng)始人之一、美國斯坦福大學(xué)教授安德烈·林德在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí),把宇宙比作彩色足球。他說,足球上的每一塊多邊形代表一個(gè)宇宙,有藍(lán)色、紅色,還有綠色、黃色等顏色。假設(shè)這顆球不斷膨脹,如果人們生活在藍(lán)色的宇宙里,那么看到的將是無限變大的藍(lán)色宇宙,并會覺得白色、黃色、綠色宇宙未曾存在過。

            弦理論引申出的多重宇宙

            美國俄勒岡州立大學(xué)博士后、北美納赫茲引力波天文臺(NANOGrav)合作組成員鄧鶴凌告訴記者,對于多重宇宙的第二個(gè)考量來自弦理論。

            根據(jù)英國《科學(xué)焦點(diǎn)》雜志,弦理論是物理學(xué)家提出的將量子力學(xué)和廣義相對論聯(lián)系起來的一種理論,廣義相對論是人們對無限小和無限大的最好描述。弦理論的基本思想是,像夸克和電子這樣的基本粒子實(shí)際上是一維弦中的一個(gè)點(diǎn),以不同的頻率振動。

            弦理論試圖將引力與微觀物理定律統(tǒng)一起來,它推測宇宙中的一切都是由微小的振動弦組成的。但它假設(shè)有比我們所處的三維空間更多維度的空間存在。

            這些維度并不是我們在科幻小說中看到的平行維度。相反,弦理論學(xué)家認(rèn)為這些額外維度被緊密壓縮在3個(gè)傳統(tǒng)維度中。我們看不到它們,因?yàn)槲覀冎荒芸吹饺S空間。這些額外維度的致密化可創(chuàng)造出一個(gè)個(gè)具有不同微觀物理世界的宇宙。

            鄧鶴凌說:“這些宇宙中的物理規(guī)則有可能是完全不同的。有些宇宙中沒有人類,有些宇宙甚至可能沒有原子、分子這樣的物質(zhì)?!?/p>

            多重宇宙和平行宇宙不一樣

            鄧鶴凌認(rèn)為,近年來大熱的科幻作品中提到的平行宇宙,與多重宇宙是不一樣的科學(xué)理論,平行宇宙是量子力學(xué)多世界解釋的一個(gè)推論。

            多世界解釋由美國物理學(xué)家休·埃弗里特于1957年提出,它預(yù)測了分支時(shí)間線或替代現(xiàn)實(shí)的存在,在這些現(xiàn)實(shí)中,人們的決策會以不同的方式發(fā)揮作用,有時(shí)會產(chǎn)生截然不同的結(jié)果。

            多世界解釋認(rèn)為,現(xiàn)實(shí)在不停地分裂。“每當(dāng)一次決策發(fā)生,比如一個(gè)人做出向左走的選擇,世界就會分裂:其中一個(gè)世界中的一個(gè)人向左走,而在另一個(gè)世界中那個(gè)人向右走。這樣的話,我們就會有兩個(gè)幾乎一模一樣的世界,所以就會有“另一個(gè)我”。世界就是這樣一直在不停地“分裂”?!编圍Q凌說。

            我與“另一個(gè)我”無法碰面

            中國科學(xué)院國家天文臺研究員陳學(xué)雷告訴記者,宇宙膨脹的速度可能超過了光速。如果兩部分宇宙時(shí)空離得足夠遠(yuǎn),那么從宇宙大爆炸以后一直到未來,它們之間可能永遠(yuǎn)無法交換信息。因?yàn)槠鋾r(shí)空都在不斷地膨脹,它們會離得越來越遠(yuǎn)。

            “如果處于藍(lán)色宇宙的你想去紅色宇宙,那么可能需要以指數(shù)級的速度旅行?!绷值抡f,“但當(dāng)?shù)诌_(dá)兩個(gè)宇宙的邊界時(shí),你很可能會立即死亡。兩個(gè)世界的粒子遵從不同的物理定律,因此構(gòu)成你身體的粒子可能不存在于新宇宙中。”

            這些宇宙可能存在更根本的差異。林德指出,從弦理論來看,不同的物理定律以及可能的額外維度,也許會導(dǎo)致宇宙入侵者的死亡。

            受訪專家均表示,并非所有其他宇宙都與我們的宇宙具有相同的屬性,它們可能有著截然不同的物理定律。其中一些可能與我們的宇宙相似,但它們都存在于我們可以直接觀察到的領(lǐng)域之外。

            “在科學(xué)理論中,不管是多重宇宙,還是平行宇宙,兩個(gè)世界之間幾乎不可能有聯(lián)結(jié),所以科幻作品中的事情是不可能發(fā)生的?!编圍Q凌說。

            多重宇宙只是一種假設(shè)

            有關(guān)多重宇宙的假設(shè),鄧鶴凌補(bǔ)充道,他所在的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研究過一個(gè)模型,其他宇宙在我們宇宙中會作為黑洞存在。

            也就是說,我們現(xiàn)在觀測到的黑洞里,有可能藏著另外的宇宙。

            但不管是多重宇宙還是平行宇宙,都是比較抽象的,同時(shí)也是基于其他理論的一種假設(shè)。

            目前,還沒有直接證據(jù)表明它們存在,很難證實(shí)或證偽。

            林德認(rèn)為,直到現(xiàn)在也沒有人能夠通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證多重宇宙的存在。除非我們處于宇宙的邊緣,能夠看到另一個(gè)宇宙正在向一個(gè)方向擴(kuò)張,然而我們可能永遠(yuǎn)也無法到達(dá)宇宙的邊緣。

            盡管科幻電影已經(jīng)將多重宇宙描述得惟妙惟肖,但這個(gè)概念本身距離成為公認(rèn)的科學(xué)理論還有很長的路要走。

            林德說:“雖然我們目前沒辦法證明多重宇宙的存在,但只有建立一個(gè)概念框架,我們才能繼續(xù)去探索。因此,理論的提出本身就是一種進(jìn)步?!?/p>

          (責(zé)編:李雅妮)

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