【技术励志】如何打败平行宇宙中的自己?做自己想做的事,永怀希望

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收藏文章 赞一个 已赞 2015-02-11 悉尼马桶读物




在平行宇宙中的某处,有另一个版本的你吗?


“走吧,还有其他世界。”——斯蒂芬·金,《黑暗塔》


我们所生活的现实——宇宙的存在方式以及我们的经验,可能并不是唯一版本——这是最令人兴奋,也最令人着迷的猜想之一。除了我们这个宇宙以外,也许有其他宇宙存在,也许连我们自己也有不同的版本,有不同的历史,有不同的结果:这就是所谓的多重宇宙。




宇宙,正如我们最强大的望远镜所看到的(即使是理论上)那样,是极其浩瀚和巨大的。包括光子和中微子在内,它总共含有大约 10^90 个粒子。这些粒子聚集成团,形成了数千亿至数万亿的星系。每个星系包含一万亿左右的恒星(平均值)。从我们的视角来看,这些星系散布在一个直径约 920 亿光年的球体内。


但是,无论直觉是什么,都不能说我们处于一个有限宇宙的中心。实际上,证据表明事实完全相反。




宇宙的体积表现为有限的原因是,我们无法看到比一个特定距离更远的东西。这不是由于宇宙的体积有限,而是因为它现在的状态,只存在了有限的一段时间。如果你不知道宇宙大爆炸,那可以这样解释:宇宙在空间或时间上不是一成不变的,它是从一个均匀、炽热、致密的过去,逐渐演化到今天这种团块化、寒冷、扩散的状态的。


我们的宇宙因此而变得丰富多彩,它塞满了一代代的恒星,有一个超级寒冷的残留辐射背景,星系们正在远离我们,离我们越远的,远离的速度甚至越快,并由此给我们设置了一个极限,使我们无法看得更远。这个极限是由来自大宇宙时刻的光线,所能够到达的最远距离决定的。




但是这并不意味着在我们可触及的这部分宇宙之外,就一无所有了。事实上,无论是观测结果还是理论观点,都使我们有足够的理由相信,还有大量的宇宙,甚至可能是无限多的宇宙存在。


依靠观测,我们能够获得一些有意思的数值,包括宇宙的曲率,它反映的是宇宙温度和密度的光滑与统一程度,以及随着时间所可能发生的变化。




我们的发现是,在一个比我们可以观测到的这部分更大的体量上,宇宙是统一的,它在空间上的分布是平均、一致的。因此,在我们所能看到的各个方向上,在距离我们数千亿光年之外,可能存在着更多的、我们看不到,但是与我们这个十分相似的宇宙。


而在理论上,我们的发现更加令人神往。你看,我们可以沿着大爆炸倒推回一个炽热、致密的膨胀状态,而且我们发现,早期宇宙并非拥有无限高的温度和密度,尤其是在此能量之上,以及在此之前的极早期,存在着一个前-大爆炸阶段,一切由此而起。




那个阶段,被称为宇宙暴胀期,根据解释,这一阶段的宇宙并非遍布物质和辐射,而是充满了空间本身固有的能量:它导致了宇宙呈指数级扩张。这表明宇宙的膨胀率不会随着时间的推移而变慢,也就是说相距遥远的两点间,彼此远离的速度不会变得越来越慢,膨胀率不下降,会导致两点间的距离随着时间的推移而变得越来越遥远——两倍、四倍、八倍、十六倍、三十二倍……一直这么下去。


膨胀不但是呈指数级的,而且是急速的,这样的“双重”效应发生在 10^-35 秒之内。这意味着在 10^-34 秒之后,宇宙比它最初的体积大了约 1000 倍;在 10^-33 秒后,宇宙比它最初的体积大了 10^30(或 1000^10)倍;在 10^-32 秒后,宇宙就比它最初的体积大了 10^300 倍,以此类推。这种指数级增长的威力之所以强大,并非由于它发生的极快,而是因为它的持续性。




而现在,宇宙的这种膨胀方式已经明显不再继续,因为我们已经出现,因此暴胀必然已经结束,随之而来的是宇宙大爆炸。我们可以把暴胀想像成一个从顶部非常平整的山顶缓慢滚下的球。球还在山顶附近时,滚落的速度慢,暴胀继续,宇宙呈指数级膨胀。球一旦落到山谷中,暴胀结束,这种滚动行为导致了能量的消散,将空间固有的能量转换成了物质和辐射,并将我们从暴胀状态带入到炽热的宇宙大爆炸中。



当球落入谷低,暴胀结束(上图)。但是暴胀场是一个量子场(中图),会随着时间扩散。当许多空间区域(紫色、红色和青色)暴胀结束,更多的区域(绿色、蓝色)暴胀会继续,并隐含了永恒持续(下图)的可能性。


在我们谈及暴胀中的未解之谜前,有一些我们已经知道的事情还是值得提一提的。


暴胀并不像是一个球——经典场——而更像是一种随着时间的推移不断扩散的波,也就是量子场。


这就意味着随着时间的推移,暴胀会创造出越来越多的空间,从概率上来看,某些区域,暴胀已经差不多结束了,而与此同时其他区域中的暴胀可能还在继续。


在暴胀结束的区域中,大爆炸将出现,并形成宇宙,就如同我们所在的这个一样,而与此同时,在没有结束的那些区域,暴胀将会持续更长的时间。


随着时间的推移,由于膨胀的动力学特性,两个暴胀已经结束的区域不会发生相互作用或碰撞;那些暴胀还没有结束的区域会在它们之间继续膨胀,将它们互相推开。



尽管在给出的时间中(用红叉表示),在超过 50% 的区域内,暴胀会结束,还会有足够多的区域会膨胀下去,暴胀因此得以持续,而两个宇宙间永远不会发生碰撞。


下面就是我们所期待的,基于已知的物理定律,以及对我们这个宇宙中可观测的一切,所能够告诉我们的。事实就是,我们对暴胀状态的所知甚少,而与此同时,它带给我们的不确定性与可能性同样也是非常多的:


我们不知道暴胀状态在结束并转入宇宙大爆炸前持续了多久。宇宙有可能比我们观测到的这部分大不了多少,有可能比我们所看到的要大许多数量级以至达到荒谬的程度,也有可能它真的是无限的。


我们不知道暴胀已经结束了的区域是不是完全相同,也不知道它们和我们这个宇宙是不是有巨大差异。可以想像,在那些暴胀结束了的区域中,可能会有(未知的)物理学原理,能够产生各种基本常量,如粒子的质量、力的强度和暗能量的数量。但是也有可能在这些暴胀结束后的不同区域,亦即不同的宇宙中,存在着截然不同的物理学。


假如这些宇宙中的物理学定律都相同,假如这些宇宙的数量确实是无限的,假如在这些“多世界”中,针对量子力学的解释也完全有效,那么是不是意味着真的存在平行宇宙,在那里,一切的演化与我们这个宇宙完全一致,而只有一个小小的量子结果不同?


在其他世界中,是不是有可能存在着一个一切与我们完全相同的宇宙,而除非因为你做了一件不同的小事,从而使你的人生发生转变,并导致不可思议的差异?




在那里,你选择了去海外工作而并不是留在国内?


在那里,你站起来反抗而不是逆来顺受?


在那里,你在夜晚结束之前亲吻了那位即将离开的人,从而使他不再离开?


在那里,你或你爱人会在过去的同样时间点上直面生死攸关的事件,但结果却完全不同?




这是个不可思议的概念:存在着一个一切皆有可能的宇宙。只要是可能性不为零的一切事情,都会在那个宇宙的现实中发生。


但是要达成这个目的,存在着可怕的不确定性。举一个例子,暴胀状态要持续相当长的时间,即便它持续了与我们宇宙现在年龄相等的 138 亿年也不够,它必须持续无限长的时间。




你问为什么?那是必然的。假如宇宙的指数级膨胀——所花去的时间不是一秒钟的极小一部分,而是持续了 138 亿年,即相当于 4 × 10^17 秒——那我们要讨论的,就是一个大得吓人的空间!而且,即使某些空间区域暴胀已经结束,大部分的宇宙体量中,还是被暴胀尚未结束的区域所主宰。


因此现实一点,我们所谈论的是至少 10^10^50 个初始状态与我们这个宇宙可能十分相似的宇宙。总共有 10^100000000000000000000000000000000000000000000000000 个,这可能是一个你所能想像的最大数字。还不止,用以描述相互作用的粒子所可能产生结果的数字比这个更大。




每个宇宙中有 10^90 个粒子,要使一个宇宙与我们的宇宙完全相同,我们就需要这些粒子在 138 亿年中所经历的相互作用与我们的宇宙完全一致。所以当我们选择一条不同的发展之路时,两个宇宙仍能够保持存在。对于一个包含 10^90 个量子微粒的宇宙来说,这是一个可怕的要求——这些粒子要在超过 138 亿年中与其他粒子发生作用至少有 10^10^50 种可能性。在上图中的例子,你看到的数字,只是 1000!(或表示为 (10^3)!)。它的意思是 1000 的阶乘,也就是 1000 个不同粒子在瞬间可能产生的排列组合总量。好好思考,提醒你一下,这个数字有多大,(10^3)!,其结果比 10^1000 还大。


(10^3)! 的结果,接近于 10^2477。


然而宇宙中可不止 1000 个粒子,而是 10^90 个。两个粒子每次发生作用的结果,都不止一个,而是会覆盖整个量子频谱。让人沮丧的结果就是,宇宙中粒子作用所可能产生的结果是 (10^90)! 个,它要比 10^10^50 这个微不足道的数字大许多个“古戈尔普勒克斯(后面带10的100次方个零的数字)”倍。





换句话说,无论哪个宇宙,其拥有的全部粒子在与其他粒子的相互作用中,所有可能结果数量的出现速度,会趋向于比因暴胀而可能增加的宇宙数量的出现速度快无穷倍。


即使将基本常量、粒子及其相互作用可能会因此产生无穷多的值这个问题搁置一旁,即使将对多重世界的解释是否确实可以解释我们的物理学现实这个问题搁置一旁,事情的本质在于,可能结果数量的出现速度会如此之快——以致于比单纯的几何级增长还要快得多——除非暴胀真的会持续无限长的时间,否则就不可能存在与我们所在的宇宙相同的平行宇宙。


其他宇宙可能存在,但它们和我们这个宇宙不同。


奇点定理告诉我们,暴胀状态是位于过去的,类时的,不完整的,因此,最有可能的,不是它会持续无限长的时间,而是会在过去产生一个久远,但是有限的点。大量的宇宙存在着——它们可能拥有与我们不同的法则,也有可能并非如此——但是它们的数量还不足以为我们提供这个宇宙的替代版本;与可能宇宙数量的增长率相比,可能结果数量的增长会过于急速。


因此,这意味着什么?


这意味着,要让这个宇宙变得重要,全靠你自己。你的任何选择都要不留遗憾:找理想的工作,为自己说话,在这个到处是陷阱的世界里,尽你所能地辨明方向,在生活中的每一天全力以赴。不存在有现在这个版本的你的其他宇宙,也不存在一个与你现在所拥有的不同的未来。


尽可能地做到最好。




这个问题位于物理学和哲学的交叉点上,而且位于我们对自然认知的前沿。平行宇宙仍然是探索可能性的肥沃土壤,但我们当前对它们特点的认识使之不怎么受欢迎,至少在我们的替代版本这方面是如此。



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