今天嘗試一下不同的題材,就是講一下《穿越平行宇宙》這本書。
作者邁克斯·泰格馬克是MIT物理系終身教授,平行宇宙理論世界級研究權威,獲得過《科學》雜志“2003年度突破獎”第一名,被譽為“最接近理查德·費曼的科學家”“當今最具原創力的物理學家之一”。
“平行宇宙”這個詞我們已經不陌生了,它在電影里出現過許多次,《彗星來的那一夜》《蝴蝶效應》《銀河系漫游指南》《奇異博士》,以及即將在中國上映的《蜘蛛俠3:英雄無歸》都出現了這個主題。
在另外的宇宙中,存在一個甚至無數個你,過著與現在完全不同的生活……
邁克斯·泰格馬克教授告訴我們,這一切都可能發生!無數的宇宙可分為四層多重宇宙,每一層多重宇宙又包含著無數個平行宇宙。
本書提出了一個驚人的理論,那就是:平行宇宙并不只是科幻片中的概念,而是真實存在的。
平行宇宙是什么?你可以理解為在另一個宇宙中,社會的歷史發展呈現出來的是與我們的社會平行,但完全不同的軌跡。在另一個時空里,滅霸完成了他的宿命,復仇者們也沒有實現量子穿梭;或者不是達爾文發現了物種起源,而是牛頓。
你是否想過,在億萬光年的宇宙中,會不會有另一個“你”存在?你們或許在關鍵的人生節點做出了不同的選擇,從此走上了完全不同的道路。
在21世紀以來,科學界嚴肅看待這個問題,平行宇宙的存在與否已經毋庸置疑了,問題在于它有幾層,以及有哪些類型的平行宇宙,科學發展到了今天,我們已經可以用前沿的物理學和宇宙學的知識,來解釋小說、電影里的平行宇宙了。
泰格馬克告訴我們:我們所處的宇宙僅僅是廣闊空間中的一個小角落,其他的宇宙,藏在我們肉眼看不見,甚至連科技都探測不到的地方。
我不推薦你去讀這本書,因為它涉及大量復雜的宇宙學理論,包括暗物質、暗能量、量子力學、數學結構等等。
想要了解平行宇宙,就必須了解暴脹理論,泰格馬克說,就像雙十一買東西總會贈送點試用裝一樣,平行宇宙其實是暴脹“大禮包”中的附帶品。
這個名詞聽起來很陌生,其實它和我們熟悉的宇宙大爆炸有關,我們知道,宇宙起源于一場熾熱的大爆炸,這是由1929年美國天文學家哈勃觀測發現:我們周圍的星系都在離我們遠去,而且退行速度和距離成正比。這就是著名的哈勃定律,它證實了俄國著名物理學家弗里德曼在1922年提出的膨脹宇宙理論。
泰格馬克說,
正如牛頓證明太陽系的自然狀態就是永恒運動,比如地球和月球不可能永遠保持靜止一樣,弗里德曼的研究也揭露出,宇宙的自然狀態是永恒運動的。
那宇宙是怎樣運動的呢?作者舉了烤箱中的蛋糕做例子,隨著蛋糕的不斷膨脹,蛋糕頂上的巧克力片也不斷分離。在這個理論中,過去存在一個時間點,宇宙處于一個高溫、高壓和高密度的狀態,我們看到的萬事萬物,都處在同一個點上,我們稱之為“奇點”,宇宙在一次大爆炸中從奇點膨脹開來。
后來,在1980年,麻省理工學院的物理學家阿蘭·古斯提出了暴脹理論,他認為,宇宙在初期的一段時間里,以極大的速率膨脹,這個快速膨脹的過程就叫做“暴脹”。你可以把它想象成干細胞或者胚胎細胞在開始分裂的樣子,一開始分裂速度非常快,后來隨著分裂能力減弱,速率也慢了下來。
暴脹理論告訴我們,所有物質在宇宙早期都被擠壓在一個極端靠近的地方,作者提到,這種暴脹其實沒有停下來,永遠都在創造出新的空間。
暴脹本身的性質是永不停歇的,這就是宇宙學家安德烈·林德所命名的“永恒暴脹”。隨著研究的深入,科學家發現大爆炸只是更大宏大事物的一小部分,我們所認為的“宇宙的開端”,只是我們單個宇宙暴脹的結束,也就是說,在我們所處的宇宙之外,暴脹還會進行,而且是永遠進行下去,再孕育出無限個宇宙。
了解暴脹理論,平行宇宙就理解了一半了,接下來介紹前面說的四層多重宇宙。
我們知道,在我們所處的宇宙之外,還有無窮的空間在無限膨脹,而第一層與第二層的宇宙就是源于這種永恒暴脹。
第一層平行宇宙和我們的宇宙相似,那里有和我們一樣的星系、地球,里面還有一樣海洋、陸地、森林、湖泊、生物,在第一層平行宇宙的居民來看,他們眼中的物理定律和我們是相同的,但是初始條件與我們不同。
這就是說,我們有著同樣的萬有引力、能量守恒定律,但是初始設定,比如粒子的位置略有不同,就會完全改寫宇宙歷史。或許在他們的宇宙中,就像我前面說的,達爾文沒有發現物種起源,而是牛頓,或許恐龍沒有滅絕,或許人類進化的時間晚了幾百年……
那么在第一層宇宙中,是否存在同一個“你”呢?答案是肯定的,泰格馬克告訴我們,在永恒暴脹創造出來的無限空間中,只要是遵循物理定律的事,就一定會發生,而且發生的次數為無窮大。所以你完全可以窮盡你的想象力,因為它出現的次數,遠遠超過你想象自己會成為什么樣的次數。
那么這樣的“你們”是否會相遇呢?作者說,
首先想要找到兩個完全相同的宇宙,你可能需要逐個檢查10的10又118次方個宇宙,這個幾乎不可能。第二,我們與平行宇宙的距離非常遙遠,以目前的能力來說,沒有人可以觀測到任何一個平行宇宙。第三,永恒暴脹的速度太快了,人類觀測設備的進步可能永遠也跟不上暴脹的速度。
接下來,就是第二層多重宇宙。
作者說,
從粒子的微觀世界,到太陽的質量,我們的宇宙似乎經歷了某種精細的微調,只要有一項有細微差別,可能根本不會有地球存在。這就是宇宙的微調性。
作者從宇宙的微調性推測出第二層多重宇宙的存在,那些“微調”過的數值改變了,我們習以為常的物理定律就發生了變化。
可能人類可以生活在海洋里,那里氧氣可以進入水中。對魚來說,水只是一種介質,我們就像魚一樣,身處某種不變的物理定律當中,還沒有意識到還有別的可能性。
第二層多重宇宙的空間狀態和物理定律都與我們很不一樣,是我們永遠也無法抵達的另一個世界。
接下來,進入第三層多重宇宙,我們先暫時忘掉暴脹理論,來進入到微觀的世界。
泰格馬克告訴我們,第三層宇宙被稱作“量子平行宇宙”,存在于一個叫“希爾伯特”的抽象空間中。希爾伯特空間,就是擁有無限維度的空間。
拿薛定諤的貓來解釋,作者是這樣說的:
把貓關在一個盒子里,盒子里放置一罐劇毒的氰化物,罐子的開關和一個放射性原子相連,如果這個放射性原子發生衰變,罐子就會打開,釋放氰化物,殺死貓。
用平行宇宙的概念解釋,那就是貓同時分裂成了兩個不同的版本,他們都真實存在,一只活著,一只死去,但它們都位于兩個不同的量子平行宇宙。這兩個宇宙中,其他所有方面都是一致的,唯一的差別是其中一個版本,原子衰變,貓死了,另一個版本中,原子沒有衰變,貓活著。
作者說:
這種分裂從大爆炸的時刻開始,并持續不斷地進行著,快速地分裂出無數多個量子平行宇宙。也就是說,我們或許在出生的那一刻,便分裂成了無數個平行宇宙。理論上來講,我們人生的所有可能性都在量子平行宇宙中變成了現實。
前面三層宇宙都是科學界討論已久的假說,第四層則是泰格馬克本人首次提出,這就是他的“數學宇宙假說”。這是他在專業領域最大的突破之一,也是四層平行宇宙中最大膽、最抽象的那一個。
他認為,宇宙并不只是被數學所描述,宇宙本身就是數學,我們所知的一切都是由數學結構組成的,包括你我在內。
作者認為,當我們剝開一層層表象而看到存在的終極結構時,便會發現并沒有什么像顏色、質地這樣所謂的“內稟性質”,有的只是數字、集合、信息、模式等一系列抽象的數字關系;從宏觀上來講,數學結構是永恒不變的,它們并不存在于時間和空間中,而是時間和空間存在于數學結構之中。所以說,前三層宇宙都遵循著相同的數學公式,而第四層宇宙就涉及不同的公式,對應著不同的數學結構。
目前這一假設還停留在理論階段,但為物理學界開辟了一個終極腦洞。
數學宇宙就是泰格馬克對世界的終極思考,或許這也是平行宇宙的終極形式,在此之上,或許就是人類想象力都無法觸及的天地了。
茫茫宇宙之中,人類的存在似乎微不足道,但對我們自己的宇宙來說,卻承擔著重要的使命,或許就像作者說的那樣:并不是宇宙賦予了生命以意義,相反,是生命將意義賦予了宇宙。