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平行宇宙通常
平行宇宙(parallel universes )由休.埃弗雷斯特三世(Hugh Everett)于1957年首先提出,之后美国物理学家马克斯.铁马克(Max Tegmark)于2003年在迷信人杂志中剖析出平行宇宙一共有四层:区分存在于10维,11维,12维及0维,而虫洞(见下图1)就是穿越平行宇宙的管道,虫洞也可分为四层:
一,10维虫洞可穿越至本宇宙内其它超河汉星系团(见下图1),
二.11维虫洞可穿越至其它与本宇宙同一个宇宙大爆炸源头源头及同一物理定律的平行宇宙
(见下图1),
三,12维虫洞(正宇宙常数+Λ宇宙,即向外推的内斥力正暗能量+Λ宇宙, 见狭义相对论公式:
Ruv-1/2guvR+Λguv即内斥力-在本宇宙内=。Κ=8πG/C4),
可穿越至其它与本宇宙不同的宇宙大爆炸源头及不同物理定律的平行宇宙(见:下图2及图3),
四,0维虫洞(负宇宙常数-Λ宇宙,即向内压的外斥力负暗能量-Λ宇宙, 见狭义相对论公式:
Ruv-1/2guvR=-Λguv即外斥力-在本宇宙外。Κ=8πG/C4),
是数学宇宙,是一切平行宇宙的总源头(见:下图2及图3),
虫洞的钻研也是未来迷信致力的指标之一
平行宇宙-外部结构模型图文解析:
平行宇宙-外部结构模型图文解1
平行宇宙-外部结构模型图文解2
平行宇宙-外部结构模型图文解3
图中+-号代表无法宰割的最小正负弦消息单位-弦比特(string bit)
(名物理学家约翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:万物源于比特 It from bit
量子消息钻研昌盛后,此概念升华为,万物源于量子比特)
注:位元即比特
平行宇宙通常究竟是不是真的,有没有迷信情理?
这在迷信通常上,不时是一个比拟有争议的话题,首先一局部,迷信家是以为平行通常是不存在的,但是却存在着多维宇宙空间,由于这些迷信家可以证明多维环球的存在,由于如今咱们生活的就是三维环球,学过制图的好友或许都知道三维环球是六视图,也就是高低左右前后,那么假设将一个维度的话,就是二维环球,二维环球是4视图,再降一个维度就是一维环球,一维环球是平面图,那么在三维环球之上必需也有四维环球,只不过咱们如今还无法预知四维环球究竟是怎样的。但是也有一局部迷信家以为平行宇宙通常是存在的,这些迷信家之所以以为平行宇宙存在,关键有以下几点要素:
1、黑洞
咱们都知道黑洞是一种宇宙特有的奇观,人们或许知道黑洞的核心是什么?但是大局部也都是猜想,也就是说如今即使是迷信家也无法真正探知到黑洞的核心,究竟是不是品质十分大的一个宇宙球体,所以就有一局部迷信家猜想,说黑洞的核心是通向平行宇宙的通道。
2、梦幻
人类的梦幻是十分奇怪的存在,虽然关于梦幻有很多从迷信角度的解释,但是依然有一局部人是无法解释梦幻究竟是怎样构成的,也有很多迷信家以为,梦幻就是咱们在平行宇宙另一端出现的事件,所以他们置信平行宇宙的存在。
3、对某些事件相熟的觉得
置信大家必需都有过对某些事件比拟相熟的时刻,似乎这件事件在以前出现过,而且相似的事件,每团体简直都有过雷同的觉得,就这一点来说,很多迷信家就以为咱们是在平行宇宙当中出现过的事件,所以咱们才会有一些巧妙的咨询。
平行环球通常是什么?
平行环球[又称平行宇宙(Multiverse、Parallel universes),或许称多重宇宙论]指的是一种在物理学里尚未被证明的通常,依据这种通常,在咱们的宇宙之外,很或许还存在着其他的宇宙,而这些宇宙是宇宙的或许形态的一种反响,这些宇宙或许其基本物理常数和咱们所认知的宇宙相反,也或许不同。
平行宇宙这个名词是由美国哲学家与心思学家威廉·詹姆士在1895年所发明的。
平行宇宙档次 对“宇宙”的如此定义,人们兴许会以为这只是种形而上学的形式罢了。
然则物理学和形而上学的区别在于该通常能否能经过试验来测试,而不是它看起来能否怪异或许蕴含难以发觉的物品。
多年来,物理学前沿不时扩张,排汇融合了许多形象的(甚至一度是形而上学的)概念,比如球形的地球、看不见的电磁场、期间在高速下流动减慢、量子堆叠、空间笔挺、黑洞等等。
近几年来“多重宇宙”的概念也参与了上方的名单,与先前一些经过测验的通常,如相对论和量子力学配合起来,并且至少到达了一个阅历主义迷信通常的基本规范:作出预言。
当然作出的结论也或许是失误的。
迷信家们迄今探讨过多达4种类型独立的平行宇宙。
如今关键的已不是多重宇宙能否存在的疑问了,而是它们究竟有多少个档次。
编辑本段第一档次:视界之外 一切的平行宇宙组成第一层多重宇宙。
--这是争执起码的一层。
一切人都接受这样一个理想:虽然咱们此时此刻看不见另一个自己,但换一个中央或许便捷地在原地等上足够长的期间以后就能观察到了。
就像观察海平面以外驶来的船只--观察视界之外物体的情景与此相似。
随着光的航行,可观察的宇宙半径每年都扩展半光年,因此只须要坐在那里等着瞧。
当然,你多半等不到另一个宇宙的另一个你收回的光线传到这里那天,但从通常上讲,假设宇宙扩张的通常站得住脚的话,你的后辈就有或许用超级望远镜看到它们。
怎样样,第一层多重宇宙的概念听起来平平无奇?空间不都是有限的么?谁能想象某处插着块牌子,上书“空间到此完结,留神上方的沟”?假设是这样,每团体都会天性的置疑:止境的“外面”是什么?实践上,爱因斯坦的重力场通常偏偏把咱们的直觉变成了疑问。
空间有或许不是有限,只需它具备某种水平的笔挺或许并非咱们直觉中的拓扑结构(即具备相互联系的结构)。
一个球形、炸面圈形或许圆号形的宇宙都或许大小有限,却无际界。
对宇宙微波背景辐射的观测可以用来测定这些假定。
【见另一篇文章《宇宙是有限的吗?》by Jean-Pierre Luminet, Glenn D. Starkman and Jeffrey R. Weeks; Scientific American, April 1999】但是,迄今为止的观察结果似乎背逆了它们。
无尽宇宙的模型才和观测数据合乎,外带剧烈的限度条件。
另一种或许是:空间自身有限,但一切物质被限度在咱们周围一个有限区域内--曾经盛行的“岛状宇宙”模型。
该模型不同之处在于,在大尺度下物质散布会出现分形图案,而且会不时耗散殆尽。
这种情景下,第一层多重宇宙里的简直每个宇宙最终都将变无暇空如也,堕入死寂。
但是近期关于三维河汉散布与微波背景的观测指出物质的组织形式在大尺度上出现出某种含糊的平均,在大于10^24米的尺度上便观测不到明晰的细节了。
假定这种形式加长下去,咱们可观测宇宙以外的空间也将充溢行星、恒星和星系。
有资料允许空间加长于可观测宇宙之外的通常。
WMAP卫星最近测量了微波背景辐射的动摇(左图)。
最剧烈的振幅超越了0.5开,暗示着空间十分之大,甚至或许无量(中图)。
另外,WMAP和2dF星系红移探测器发如今十分大的尺度下,空间平均散布着物质 生活在第一层多重宇宙不同平行宇宙中的观察者们将发觉到与咱们相反的物理定律,但初始条件有所不同。
依据以后通常,大爆炸早期的一瞬间物质按肯定的随机度被抛出,此环节蕴含了物质散布的一切或许性,每种或许性都不为0。
宇宙学家们假定咱们所在的现在有着近似平均物质散布和初始动摇形态(100,000或许性中的一种)的宇宙,是一个相当典型的(至少在一切发生了观察者的平行宇宙中很典型)集体。
那么距你最近的和你如出一辙那团体将远在10^(10^28)米之外;而在10^(10^92)米外才会有一个半径100光年的区域,它外面的一切与咱们寓居的空间丝毫不差,也就是说未来100年内咱们环球所出现的每件事都会在该区域齐全再现;而至少10^(10^118)米之外该区域才会增大到哈勃体积那么大,换句话说才会有一个和咱们如出一辙的宇宙。
上方的预计还算极端激进的,它仅仅穷举了一个温度在10^8开以下、大小为一个哈勃体积的空间的一切量子形态。
其中一个计算步骤是这样:在那温度下一个哈勃体积的空间最多能容纳多少质子?答案是10^118个。
每个质子或许存在,也或许不存在,也就是总共2^(10^118)个或许的形态。
如今只须要一个能装下2^(10^118)个哈勃空间的盒子便用光一切或许性。
假设盒子更大些--比如边长10^(10^118)米的盒子--依据抽屉原理,质子的陈列形式肯定会重复。
当然,宇宙不只要质子,也不止两种量子形态,但可用与此相似的方法预算出宇宙所能容纳的消息总量。
与咱们宇宙如出一辙的另一个宇宙的平均距离,距你最近那个“分身”没准并不象通常计算的那么远,兴许要近得多。
由于物质的组织形式还要受其他物理法令制约。
给定一些诸如行星的构成环节、化学方程式等法令,天文学家们疑心仅在咱们的哈勃体积内就存在至少10^20个有人类寓居的行星;其中一些或许和地球十分相像。
第一层多重宇宙的框架通常被用来评价现代宇宙学的通常,虽然该环节很少被明晰地表白。
举例来说,调查咱们的宇宙学家如何经过微波背景来试图得出“球形空间”的宇宙几何图。
随着空间曲率半径的不同,那些“热区域”和“冷区域”在宇宙微波背景图上的大小会出现某种特色;而观测到的区域标明曲率太小无余以构成球形的敞开空间。
但是,坚持统计学上的严厉是十分关键的事。
每个哈勃空间的这些区域的平均大小齐全是随机的。
因此有或许是宇宙在捉弄咱们--并非空间曲率无余以构成敞开球形使得观测到的区域偏小,而凑巧由于咱们宇宙的平均区域天生就比别的来的小。
所以当宇宙学家们山盟海誓保障他们的球状空间模型有99.9%可信度的时刻,他们的真正意思是咱们那个宇宙是如此地不合群,以致1000个哈勃体积之中才会出一个象那样的。
这堂课的重点是:即使咱们没法观测其他宇宙,多重宇宙通常依然可以被通常验证。
关键在于预言第一层多重宇宙中各个平行宇宙的特性并指出其概率散布--也就是数学家所谓的“度量”。
咱们的宇宙应当是那些“出现或许性最大的宇宙”中的一个。
否则--咱们很可怜地生活在一个不大或许的宇宙中--那么先前假定的通常就有大费事了。
如咱们接上去要探讨的那样,如何处置这度量上的疑问将会变得相当有应战性。
编辑本段第二档次:收缩后留下的气泡 假设第一层多重宇宙的概念不太好消化,那么试着想象下一个领有无量组第一层多重宇宙的结构:组与组之间相互独立,甚至有着互不相反的时空维度和物理常量。
这些组构成了第二层多重宇宙--被称为“无序的继续收缩”的现代通常预言了它们。
“收缩”作为大爆炸通常的肯定加长,与该通常的许多其他推论咨询严密。
比如咱们的宇宙为何如此之大而又如此的规整,润滑敌对整?答案是“空间阅历了一个极速的拉伸环节”,它不只能解释上方的疑问,还能阐释宇宙的许多其他属性。
【见《收缩的宇宙》 by Alan H. Guth and Paul J. Steinhard; Scientific American, May 1984; 《自我繁衍的收缩宇宙》 by Andrei Linde, November 1994 】“收缩”通常不只为基本粒子的许多通常所言语,而且被许多观测证明。
“无序的继续”指的是在最大尺度上的行为。
作为一个全体的空间正在被拉伸并将永远继续下去。
但是某些特定区域却中止拉伸,由此发生了独立的“气泡”,如同收缩的烤面包外部的气泡一样。
这种气泡有有数个。
它们每个都是第一层多重宇宙:在尺寸上有限而且充溢因能量场涨落而析出的物质。
对地球来说,另一个气泡在有限悠远之外,远到即使你以光速行进也永远无法抵达。
由于地球和“另一个气泡”之间的那片空间拉伸的速度远比你行进的速度快。
假设另一个气泡中存在另一个你,即使你的后辈也永远别想观察到他。
基于雷同的要素,即空间在减速扩张,观察结果令人丧气的指出:即使是第一层多重空间中的另一个自己也将看不到了。
第二层多重宇宙与第一层的区别十分之大。
各个气泡之间不只初始条件不同,在表观相貌上也有大相径庭。
当今物理学干流观念以为诸如时空的维度、基本粒子的特性还有许许多多所谓的物理常量并非基本物理法令的一局部,而仅是一种被称作“对称性破坏”环节的结果而已。
举例言之,通常物理学家以为咱们的宇宙曾一度由9个相互对等的维度组成。
在宇宙早期历史中,只要其中3个维度介入空间拉神,构成咱们如今观察到的三维宇宙。
其他6个维度如今观察不到了,由于它们被卷曲在十分庞大的尺度中,而且一切的物质都散布在这三个充沛拉伸过的维度“外表”上(对9维来说,三维就是一个面而已,或许叫一层“膜”)。
咱们生活在3+1维时空之中,对此咱们并不特意异常。
当形容人造的偏微分方程是椭圆或许超双曲线方程时,也就是空间或许期间其中之一是0维或同时多维,对观测者来说,宇宙无法能预测(紫色和绿色局部)。
其他状况下(双曲线方程),若n>3,原子无法稳固存在,n<3,复杂度太低以致于无法发生自我看法的观测者(没有引力,拓扑结构也成疑问)。
由此,咱们称空间的对称性被破坏了。
量子波的不确定性会造成不同的气泡在收缩环节中以不同的形式破坏平衡。
而结果将会千奇百怪。
其中一些或许舒展成4维空间;另一些或许只构成两代夸克而不是咱们熟知的三代;还有些它们的宇宙基本物理常数或许比咱们的宇宙大。
发生第二层多重宇宙的另一条路是阅历宇宙从创生到消灭的完整周期。
迷信史上,该通常由一位叫Richard C的物理学家于二十世纪30年代提出,最近普林斯顿大学的Paul J. Steinhardt和剑桥大学的Neil Turok两位迷信家对此作了详尽论述。
Steinhardt和Turok 提出了一个“次级三维膜”的模型,它与咱们的空间相当凑近,只是在更高维度上有一些平移。
【see ‘Been There, Done That,‘ by George Musser; News Scan, Scientific American, March 2002】该平行宇宙并非真正意义上的独立宇宙,但宇宙作为一个全体--过去、如今和未来--却构成了多重宇宙,并且可以证明它蕴含的多样性恰似无序收缩宇宙所蕴含的。
此外,沃特卢的物理学家Lee Smolin还提出了另一种与第二层多重宇宙有着相似多样性的通常,该通常中宇宙经过黑洞创生和变异而非经过膜物理学。
虽然咱们没法与其他第二层多重宇宙之中的事物相互作用,宇宙学家仍能直接地指出它们的存在。
由于他们的存在可以用来很好地解释咱们宇宙的偶然性。
做一个类比:想象你走进一座旅馆,发现了一个房间门牌号码是1967,正是你出世那年。
如许偶合呀,在那瞬间你惊叹到。
不过你随即反响上来,这齐全不算什么偶合。
整个旅馆有成千盈百的房间,其中有一个和你生日相反很反常。
但是你若看见的是另一个与你毫无干系的数字,便不会引发上方的思索。
这说明什么疑问呢?即使对旅馆无所不知,你也可以用上方的方法来解释很多偶然现象。
让咱们举个更切题的例子:调查太阳的品质。
太阳的品质选择它的光度(即辐射的总量)。
经过基本物理运算咱们可知只要当太阳的品质在1.6X10^30~2.4X10^30千克这么个狭窄范围内,地球才或许适宜生命寓居。
否则地球将比金星还热,或许比火星还冷。
而太阳的品质正好是2.0X10^30千克。
乍看之下,太阳品质是种惊人的幸运与偶合。
绝大少数恒星的品质随机散布于10^29~10^32千克的庞大范围内,因此若太阳出世时也随机选择品质的话,落在适宜范围的时机将微缺乏道。
但是有了旅馆的阅历,咱们便明确这种外表的偶然实为大系统中(在这个例子里是许多太阳系)的肯定选用结果(由于咱们在这里,所以太阳的品质不得不如此)。
这种与观测者亲密关系的选用称为“人择原理”。
虽然可想而知它引发过如许大的争执,物理学家们还是宽泛接纳了这一理想:验证基础通常的时刻无法疏忽这种选用效应。
实用于旅馆房间的原理雷同实用于平行宇宙。
幽默的是:咱们的宇宙在对称性被冲破的时刻,一切的(至少绝大局部)属性都被“调整”得恰到好处,假设对这些属性作哪怕极端庞大的扭转,整个宇宙就会面目一新--没有任何动物可以存在于其中。
假设质子的品质参与0.2%,它们立刻衰变成中子,原子也就无法稳固的存在。
假设电磁力减小4%,便不会有氢,也就不会有恒星。
假设弱相互作用再弱一些,氢雷同无法构成;相反假设它们更强些,那些超新星将无法向星际散播重元素离子。
假设宇宙的常数更大一些,它将在构成星系之前就把自己炸得支离破碎。
虽然“宇宙究竟被调理得多好”尚无定论,但上方举的每一个例子都暗示着存在许许多多蕴含每一种或许的调理形态的平行宇宙。
【see ‘Exploring Our Universe and Others,‘ by Martin Rees; Scientific American, December 1999】第二层多重宇宙预示着物理学家们无法能测定那些常数的通常值。
他们只能计算出希冀值的概率散布,在选用效应归入思索之后。
编辑本段第三档次:量子平行环球 第一层和第二层多重宇宙预示的平行环球相隔如此之悠远,超出了天文学家企及的范围。
但下一层多重宇宙却就在你我身边。
它直接源于驰名的、备受争议的量子力学解释--任何随机量子环节都造成宇宙决裂成多个,每种或许性一个。
量子平行宇宙。
当你掷骰子,它看起会随机获取一个特定的结果。
但是量子力学指出,那一瞬间你实践上掷出了每一个形态,骰子在不同的宇宙中停在不同的点数。
其中一个宇宙里,你掷出了1,另一个宇宙里你掷出了2……。
但是咱们仅能看到所有实在的一小局部--其中一个宇宙。
20世纪早些年,量子力学通常在解释原子层面现象方面的完成掀起了物理学反派。
在原子畛域下,物质静止不再遵守经典的牛顿力学法令。
在量子通常解释它们取得注目完成的同时却引发了爆炸性剧烈的争执。
它究竟象征着什么?量子通常指出宇宙并不像经典通常形容的那样,选择宇宙形态的是一切粒子的位置和速度,而是一种叫作波函数的数学对象。
依据薛定鄂方程,该形态依照数学家称之为“一致性”的形式随期间演变,象征着波函数在一个被称为“希尔伯特空间”的无量维度空间中演变。
虽然少数时刻量子力学被形容成随机和不确定,波函数自身的演变形式却是齐全确定,没有丝毫随机性可言的。
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