科普时报记者 史 诗
(资料图片仅供参考)
秀莲的每一个选择,都“创造”出一个平行宇宙的分支。在这些平行宇宙里,秀莲不仅成为功夫巨星,她还是厨师、京剧演员、超级英雄……在奥斯卡获奖影片《瞬息全宇宙》中,杨紫琼扮演的女主角秀莲一旦跟平行宇宙中的另一个自己接通,就会“下载”那个宇宙中的自己所掌握的技能。
电影世界里,秀莲穿越到平行宇宙,遇见世界上的另一个我。平行宇宙,到底是哲学上的唯心梦呓还是可被证实的科学世界?
源于量子力学
简言之,平行宇宙是指多个宇宙同时存在又相互独立。你可能会出现在不同的宇宙里,这里的你在撸串,那里的你可能在踢球。虽然听起来很离谱,但平行宇宙的来源是跟物理学上的量子力学密切相关的。
20世纪20年代,为了解释原子物理实验中观测到的微观现象,玻尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩等人建立了量子力学理论。在量子力学界,科学家对“量子是如何运动的”这件事持有不同观点。德国物理学家海森堡认为,量子动起来不按套路出牌,同一时间量子既在这里又在那里。你一看它,它就会停止运动,这个现象叫坍缩。因此,我们在观察到它之前,你永远搞不清量子到底在干什么,这就是已被科学实验证实的量子叠加态。
人们始终难以完全理解量子力学中的许多概念,其中一种影响很大但仍有相当争议的解释,是美国物理学家埃弗里特提出的“多世界理论”。根据多世界理论,宇宙是由无数个平行世界构成的,假定存在无数个世界以此来避免所谓的波函数坍缩,造就了一个“皆大欢喜”的局面。
平行宇宙存在的“证据”
“薛定谔的猫是一个关于量子测量的思想实验,可以很好地诠释这一理论。” 北京大学物理学院教授吴飙相信平行宇宙的存在。他对记者表示,按照多世界理论,这个实验结束后,世界一分为二:在一个宇宙里,猫是活的;在另一个宇宙里,猫是死的。两个宇宙平行存在,不能互相感知对方的存在。因此打开实验室大门时,人们只能看到一种状态的猫。
吴飙认为,这两个宇宙一样真实,并行存在。由于量子力学的演化是线性的,它们会独立演化,互不影响。每一次观测都会导致不同的平行宇宙诞生。自然界时时刻刻都在发生着这样的“观测”。当宇宙射线照射到一个生物体时,可能引起基因突变,也可能不引起基因突变,这时世界一分为二:一个平行宇宙里基因突变了,一个平行宇宙中基因没有突变。如果是这样,我们或许可以畅想无数的可能性:在有的宇宙里,鱼类刚刚爬上陆地;再换一个宇宙,地球上可能还只有单细胞生物。
当下我们所处的宇宙,真是沧海一粟?北京交通大学物理科学与工程学院副教授陈征告诉记者:“仅仅按照目前的平行宇宙假说,宇宙也有两种平行的可能,就是从一个分裂成多个,或是从多个逐渐‘坍塌’而剩下一个。这些宇宙之间只能通过量子统计来寻找蛛丝马迹,宏观现象上基本没有物质、能量、信息的联系。”
一个无法证明也无法证伪的世界
平行宇宙是一个科学猜想,还是一个经得起考验的科学结论?在吴飙看来,迄今没有任何实验可以否定多世界理论。
“平行宇宙和现在的物理实验都不矛盾,所以不能说它是错的;但同时又没有一个实验可以证明它是对的。”吴飙称,可以说平行宇宙是一个猜想,这世界上谁也没看到平行宇宙。按照现在的物理理论,平行宇宙即使存在,它们之间也不可能有任何交流。但是未来物理学家如果统一了量子力学和引力,根据这个新理论,平行宇宙之间或许可以交流。
陈征也更倾向于平行宇宙是科学猜想,因为它目前还没有一个可行的“测量方案”。“物理学构建的基本路径有两条,一是‘归纳法’,从大量实验观测中归纳总结规律,然后进一步通过更多的实验验证规律形成定律;另一条是‘演绎法’,从一个或几个基础的命题出发,通过逻辑演绎和数学推理提出理论和可验证的预言,然后通过实验去反复验证理论所做的预言。”显然,平行宇宙还得不到理论的加持和实验的验证。
从一个充满辐射的“炼狱”,到宇宙大爆炸后原子的形成,再到物质凝聚形成恒星和星系,太阳系开始形成和演化,地球正好处于宜居带,这一切是否都太巧合了?但根据多世界理论,这又不是巧合。