你相信宇宙中还有另一个你存在吗?
近年来兴起的平行宇宙一词,向人们提出了一个观点,即使你不是双胞胎,宇宙中也很可能还有另一个你,因为我们的宇宙是多元的。
你相信平行宇宙的存在吗?
多元宇宙的理论简单来说,就是无数个宇宙的集合,每个宇宙里面都有时间、空间、物质、能量,还有它们特定的物理规律以及常数。
在多元宇宙里,这些时间、空间等都是平行存在的,没有交集互不打扰。这就是平行宇宙,也可以叫平行时空、平行世界等等。
平行宇宙跟原宇宙有相同的条件,里面的人和环境都是一样的,只是事物的发展过程不同,结局不同。可能在地球上早已灭绝的动物,却在平行宇宙中活的尚好。
平行宇宙与原宇宙的先天条件相同,但结果会有所不同
这种理论从刚一横空出世就引起了广泛的议论,因为人类观测宇宙那么久,并没有发现另一个世界,甚至除了地球之外都没在其他星球上发现生命。宇宙中有个一模一样的自己从何说起?
从双缝干涉实验说起。
神奇的量子力学实验在量子力学领域,有一种演示微观物体波动性与粒子的实验叫双缝实验,它是由英国物理学家托马斯.杨在1807年时提出的,又称杨氏双缝干涉实验。
托马斯.杨提出的杨氏双缝干涉实验
这个实验是同时通过两条路径观察微观物体从起点到终点的行动,由于两条路径的行程不同,微观物体的量子态便发生了相移。
这里有两个概念需要稍微解释一下。量子态是量子力学中描述没有物质和能量交换的孤立系统状态;
相移是物理学中波形通过电路在时间上与输入信号之间的差异,输出、输入的正弦波信号的相位差就叫相移。
有了量子态的相移,双路径中的干涉现象就产生了。
量子态相移之后,双路径就出现干涉现象了
1961年,德国蒂宾根大学的克劳斯.约恩率先用双缝实验来检试电子的物理行为,证实了电子有干涉现象发生。
1974年,米兰大学的皮尔.梅利在此基础上,成功地电子一粒一粒地发射了出来,并在过程中清楚地观察到了干涉现象。
光的双缝实验除了电子,双缝实验还可以用来研究光子。早在18世纪时,物理学界就在激烈地争论光到底是波还是粒子,20世纪初,爱因斯坦说光是玻色子,后来的美国科学家也论证了爱因斯坦的说法。
爱因斯坦表示光是玻色子
通过双缝实验我们可以得知,如果光是粒子,就可以笔直地从两条缝隙间穿过;如果光是波,则穿过缝隙的光就会再分裂为两条波源,大概就像水波纹的形状一样。
托马斯.杨在提出双缝实验时,觉得光应该是以波的形式存在的。实验结果显示,光确实是某种形式的波。
实验显示光似乎是以波的形式存在的
坚持认为光是粒子属性的人也做了双缝实验,想推翻以上结论,比如皮尔.梅利。他一次发射一个光子,通过一个缝隙,他本来以为,这样就不会产生两条波源,也不会产生干涉条纹。
结果皮尔发射了70000个光子后,惊奇地发现,干涉条纹还是出现了。通过摄像机的记录,可以看到,发射的光子确实每次都只通过一个缝隙,那为什么还会产生这样的结果呢?
基于这个实验结果,在后来的实验中,研究人员把摄像机换了个位置,让它凑近缝隙处去拍摄,想看看光子走的是哪个裂缝。
摄像机的位置是整个实验中的变量
这次,研究人员再次发现了神奇的事情:光没形成波形,而是成了粒子。而整个实验过程没有变,变的只有摄像机位置,也就是观察点。
就算换其他形式的双缝实验,也是一样的结果:观察点不同,光的存在模式就不同,可是能波也可能是粒子。
粒子有种属性叫自旋,自旋为整数的时候称为玻色子,自旋为半整数时则称为费米子。物质的基本结构是费米子,但物质的相互作用却靠的是玻色子传递。
费米子和玻色子的简单区别
因此,要说光是波也可以,粒子也可以。至于它究竟是什么形态,取决于人观察方式的不同。
双缝实验与平行宇宙的关系那这个神奇的双缝实验跟平行宇宙理论有什么关系呢?
量子力学中有叠加态和量子坍塌的说法。叠加态可以简单地理解为,一个光子打出去同时穿过了两边的缝隙;量子坍塌也可以简单地理解为,一件事情从不确定成为确定。
光子发出前,我们不知道它最终呈现出来的是什么状态,直到我们去观察它的时候才发现,它也许是波也许是粒子。
光发出去的之前,我们并不知道它在接收屏上的最终状态是什么
量子也是如此,有研究者发现,每次观察量子它们的状态都不同,宇宙空间的物质由量子组成,那么宇宙也可能存在多种状态,任何细小的变化都会导致宇宙的状态不同。
如果这个理论被证实,那么平行宇宙就是无尽的。因为我们生存的世界每时每刻都在面临选择,每个选择都能分裂出不同的状态,这些状态不会交叠,那么我们理解的宇宙本质也会有所不同。
就好像我们每天走路,你以为是同一条街,同一条路线,如果你把走过的足迹画一条线,会发现其实每天走的都不是重合的路线,每天你都会产生新的足迹。当你迈出第一步时,就已经注定你的第二步跟昨天的不同。
不同的选择会造就不同的结果,每一个结果都是一个宇宙
抉择不同产生的过程和后果都不同,于是便分裂出了更多的宇宙,在这个宇宙中,你顺利地走完了某一段路,而在另一个宇宙中,你却因为足迹的不同而掉到坑里去了,这就是多元宇宙的意思。
根据这个理论,可能在另二个宇宙中,人类还处在某个封建王朝时期,而在第三个宇宙中,人类可能已经打完了核战争,现在的世界满目疮痍。
这么反推过去,双缝实验便是世界上最离奇的实验,可以说,它颠覆了人类对物质的理解。
双缝实验颠覆了人类对物质的理解
其实早在公元前5世纪的时候,希腊哲学家德谟克利特就提出了万物由原子构成,而由原子构成的世界有无数个。因为原子的运动是随机的,它们在碰撞过程中会产生各种形状,于是就构成了无数个不同的世界。
麻省理工学院的宇宙学家马克斯.泰马克认为,有多少个平行宇宙才是最有意思的,这关系着,它们到底能占多大的空间。
平行宇宙的数量决定了其占据空间的大小
让我们发散一下这个问题,假设每个平行宇宙中有1亿个人,100个平行宇宙就有100亿个人,在地球上还是在宇宙空间中?又或者,宇宙中就有100个地球?那么他们都在哪里呢?为什么我们看不到另外的99个地球和平行宇宙中的自己?
按双缝实验的理论,我们看不到是因为平行宇宙永不相交,那么悖论又来了,137亿年前,奇点爆炸到底产生了多少个宇宙?或者,本来就不止一个奇点?
究竟是一个奇点爆炸产生了很多宇宙,还是很多奇点爆炸产生了很多宇宙?
参考资料:
【1】《十大最美物理实验之首—电子双缝干涉实验》中科院半导体所
简单说:意识无处不在?!
物质因意识而改变?或者,即使微小如基本粒子,也是有意识的?
我还是飘了,居然看完了。