除了可见宇宙,还存在别的宇宙吗?

贮怎么读2022-06-24  18

除了可见宇宙,还存在别的宇宙吗? 01

虽然没有直接证据,但现有的物理理论、实验数据和天文观测都没有排除这种可能性。
有人把对多元宇宙的研究大致分为四个层次。
第一关:视界之外的宇宙。
第二层:膨胀的泡沫宇宙。
第三层次:量子多世界的解读。
第四层次:数学结构的多样性。

人类在探索 宇宙 在这个过程中,我经历了一次又一次 降级 先是发现地球不是宇宙的中心,然后才知道太阳只是银河系众多恒星中的一颗。20世纪初,人们发现银河系外有许多星系。
照这样下去,会不会有一天发现我们今天所知的宇宙也已经退化,成为多元宇宙或者平行宇宙大家庭中的普通一员?

虽然没有直接证据,但现有的物理理论、实验数据和天文观测都没有排除这种可能性。
美国麻省理工学院宇宙学家泰格马克(Tagmark)大致将多元宇宙的研究分为四个层次。

第一关:视界之外的宇宙。

即使是最先进的望远镜,我们也无法无限扩大视野。
这是因为我们看到的宇宙起源于大约138亿年前的一次大爆炸。如果空是静止的,那么从宇宙大爆炸开始,光可以传播的范围极限是138亿光年。
如果考虑空本身之间的膨胀,这个范围就是一个半径约460亿光年的球形区域。
也就是说,此刻,我们的视野必须局限在460亿光年的半径内,也就是所谓的宇宙视界。
科学家通常把宇宙视界内的部分称为可见宇宙。
可见宇宙之外的宇宙结构可能与我们的相同,也可能不同。

第二层:膨胀的泡沫宇宙。

前面一级的多元宇宙可以看作是膨胀的多元宇宙的一角,因为俄罗斯物理学家林德发现,膨胀的过程可能永远不会停止。
暴胀继续扩大空的范围,更剧烈的暴胀随机出现在空。
这个过程有点像病毒自我复制。
虽然一定范围内的暴胀可能会停止,然后形成第一个多元宇宙,但总体来说,暴胀从来没有完全停止过。
通货膨胀停止的区域被夹在空房间里,在那里通货膨胀肆虐,就像一锅沸水中的气泡。所以这个理论也被称为泡沫宇宙。
不同的气泡宇宙可能有不同的物理常数,甚至不同的宏观空维度。
在这个理论中,虽然我们宇宙的年龄没有改变,但整个多元宇宙可能没有一个确定的起始时刻。

第三层次:量子多世界的解释。

量子力学是20世纪最成功的物理学理论之一,但如何解释量子力学中最基本的方程——薛定谔方程,人们众说纷纭。
数学上,一个粒子可以处于量子的叠加态,它同时在这里和那里。
但实验结果总是表明,当一个粒子被多次测量时,它不是在这里就是在那里。
为什么理论和实验会有差别?1957年,美国量子物理学家埃弗雷特三世在博士论文中提出了新的解释。
他认为,每次测量,宇宙都分裂成一些分支,其中一个分支的实验发现粒子在这里,另一个分支的实验发现粒子在那里。
观察者和粒子都没有意识到宇宙已经分裂,宇宙的各个分支互不干扰,独立演化。
如果进行其他的量子测量过程,会产生更多的分支。
虽然这个理论看起来很神秘,但它与现有的实验和理论并不矛盾,它保证了量子力学在数学上的自洽性。

第四层次:数学结构的多样性。

为什么宇宙中的规律是这样的,而不是反过来? 美国物理学家惠勒诘问。
即使我们在未来找到一个全面描述宇宙的终极理论,这个挑战仍然存在于理论之外。
宇宙的数学结构只有一种吗?特马克设想,除了前三个层次的多元宇宙,还有数学结构不同的多元宇宙。
这样的宇宙可以抽象的存在,不一定以时间空、物质、能量的形式存在。
比如Tagmark说计算机系统是一个关于0和1的数学结构,状态是不断进化的。这个虚拟世界也可以看作是第四级多元宇宙的一个例子。

有人质疑多元宇宙理论是不是不能通过实验证明它是错的 mdash mdash这叫做 无法证伪 ,所以不能归为科学理论,但Tagmark认为这只是偏见。
他举例说,如果一个多元宇宙理论预言所有宇宙都不含氧,但我们发现了氧,那么这个理论就可能被证伪。
此外,对于一些未知问题,多元宇宙的解释往往比其他物理理论更简洁。

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