對於多宇宙的分類和變化,張曉辰曾有所耳聞。
<axtegark寫的關於平行宇宙的專文,在文中他將平行宇宙分成四類:
第一類
這類的宇宙和我們宇宙的物理常數相同,但是粒子的排列法不同,同時這類的宇宙也可視為存在於已知的宇宙可觀測宇宙)之外的地方。
第二類
這類的宇宙的物理定律大致和我們宇宙相同,但是基本物理常數不同。
第三類
根據量子理論,一件事件發生之後可以產生不同的後果,而所有可能的後果都會形成一個宇宙,而此類宇宙可歸屬於第一類或第二類的平行宇宙,因為這類宇宙所遵守的基本物理定律依然和我們所認知的宇宙相同以上一顆球落入時光隧道,回到了過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道詭論的平行宇宙解決辦法屬於此種)。
第四類
這類的宇宙最基礎的物理定律不同於我們宇宙,而基本上到第四類為止,就可以解釋所有可能存在也就是可想象得到的)的宇宙,一般而言這些宇宙的物理定律可以用理論構造出來。
平行宇宙是指平行作用力宇宙,與萬有引力宇宙是對立面。平行宇宙的平行作用力產生純基本粒子宇宙,對立面的萬有引力宇宙的引力作用力產生純星球宇宙。
平行宇宙的平行作用力宇宙和對立面的萬有引力星球宇宙形成多元優宇宙。在這些宇宙中,也有和我們的宇宙以相同相互作用力的條件誕生的宇宙,還有可能存在著和人類居住的星球相同的、或是具有相同歷史的行星,也可能存在著跟人類完全不相同的未知相互作用力宇宙。
在這些不同相互作用力的宇宙裡,事物的發展會有不同的結果:在我們的萬有引力宇宙中的物種在平行作用力宇宙中是絕對不存在的。
平行作用力的平行宇宙,對立人類的萬有引力星球宇宙,平行作用力既不重合,也不相交,可謂“井水不犯河水”,導致純基本粒子宇宙,與人類的萬有引力宇宙純星球剛好對立。
有學者描述平行宇宙時用了這樣的比喻,它們可能處於同一空間體系,平行作用力平行運動,就好像同在一條鐵路線上疾馳的先後兩列火車;它們有可能處於同一時間體系,但空間體系不同,就好像同時行駛在立交橋上下兩層通道中的小汽車。
從20世紀20年代起,許多物理學家都為量子力學中,微觀粒子的狀態用波函式avefunction)來描述。當微觀粒子處於某一狀態時,它的力學量如座標、動量、角動量、能量等)一般不具有確定的數值,而具有一系列可能值,每個可能值以一定的機率出現宏觀物體處於某一狀態時,它的力學量具有確定的數值)。也就是說,微觀粒子的運動具有不確定性和機率性。波函式就能描述微觀粒子在空間分佈的機率。
物理學中著名的“單電子雙縫干涉”實驗正是微觀粒子運動不確定性和隨機性的體現。在這個實驗中,單電子透過雙縫後竟然發生了干涉。在經典力學看來,電子在同一時刻只能透過一條縫,它不可能同時透過兩條縫併發生干涉;而根據量子力學,電子的運動狀態是以波函式形式存在,電子有可能在同一時刻既透過這條狹縫,又透過那條狹縫,併發生干涉。
但是,當科學家試圖透過儀器測定電子究竟透過了哪條縫時,永遠只會在其中的一處發現電子。兩個儀器也不會同時偵測到電子,電子每次只能透過一條狹縫。這看起來好像是測量者的觀測行為改變了電子的運動狀態,這種反常的現象又作何解釋呢,物理學家玻爾提出了著名的“哥本哈根解釋”:當人們未觀測時,電子在兩條縫位置都有存在的機率;但是,一旦被測量了,比如說測得該電子在左縫位置,電子有了準確的位置,它在該點的機率為1,其他點的機率為0。也就是說,該電子的波函式在被測量的瞬間“塌縮”到了該點。
玻爾把觀察者及其意識引入了量子力學,使其與微觀粒子的運動狀態發生關係。但觀察者和“塌縮”的解釋並不十分清晰和令人信服,也受到了很多科學家的質疑。例如,塌縮是如何發生的,是在一瞬間就發生,還是要等到光子進入人們的眼睛並在視網膜上激起電脈衝訊號後才開始。
那麼,有沒有辦法繞過這所謂的“塌縮”和“觀測者”,從本應研究客觀規律的物理學中剔除觀察者的主觀成分呢。
埃弗雷特提出了一個大膽的想法:如果波函式沒有“塌縮”,則它必定保持線性增加。也就是說,上述實驗中電子即使再觀測後仍然處在左右狹縫的疊加狀態。埃弗雷特由此進一步提出:人們的世界也是疊加的,當電子穿過雙縫後,處於疊加態的不僅僅是電子,還包括整個的世界。
也就是說,當電子經過雙縫後,出現了兩個疊加在一起的世界,在其中的一個世界裡電子穿過了左邊的狹縫,而在另一個世界裡,電子則透過了右邊的狹縫。這樣,波函式就無需“塌縮”,去隨機選擇左還是右,因為它表現為兩個世界的疊加:生活在一個世界中的人們發現在他們那裡電子透過了左邊的狹縫,而在另一個世界中,人們觀察到的電子則在右邊。
以“薛定諤的貓”來說,埃弗雷特指出兩隻貓都是真實的。有一隻活貓,有一隻死貓,但它們位於不同的世界中。問題並不在於盒子中的發射性原子是否衰變,而在於它既衰變又不衰變。當觀測者向盒子裡看時,整個世界分裂成它自己的兩個版本。
這兩個版本在其餘的各個方面是完全相同的。唯一的區別在於其中一個版本中,原子衰變了,貓死了;而在另一個版本中,原子沒有衰變,貓還活著。前述所說的“原子衰變了,貓死了;原子沒有衰變,貓還活著”這兩個世界將完全相互獨立平行地演變下去,就像兩個平行的世界一樣。
量子過程造成了“兩個世界”,這就是埃弗雷特前衛的“多世界解釋”。
這個解釋的優點是:薛定諤方程始終成立,波函式從不塌縮,由此它簡化了基本理論。它的問題是:設想過於離奇,付出的代價是這些平行的世界全都是同樣真實的。這就難怪有人說:“在科學史上,多世界解釋無疑是目前所提出的最大膽、最野心勃勃的理論。”
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