第一篇中,几个距离单位有些问题,见谅。
阅读时间:我们的宇宙视界之外的平行宇宙
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http://www.sina.com.cn 2004/12/07 20:09 科学美国人
这种存在“另一个我”的想法太不可思议了,但看来在未来我们不得不接受它,因为它居然获得了天文学观测的支持。现今最简单也最流行的宇宙学模型预测,在距离地球101028米的星系里,住着“另一个你”。虽然这一距离比天文数字还大,但绝不会影响“另一个你”存在的真实性。上述估计甚至无需用到深奥的近代物理学,只需要假设空间为无限大(或至少是足够大),而且物质在其中均匀分布(一如我们的观测所见),就可以根据基本概率推导出来。在无限大的空间中,再怎么小的概率事件,也一定会在某处发生。这里会包括无数个
适合居住的行星,其中包括无数多个地球,上面住着外貌、名字和记忆与你不谋而合的人,正以你一生所做的众多选择,上演着每一种可能的排列组合。
你或许永远也见不到这些“另外的你”。你所能观察到的最远距离,就是宇宙大爆炸后140亿年来光所跑的距离。目前可以看到的最远天体,距地球大约4×1026米之遥,这一距离定义了我们“可观测到的宇宙大小”,也称为“哈勃体积”、“视界体积”或“我们的宇宙”。类似地,那些“另外的你”所在的宇宙,也是以他们各自行星为中心的相同大小的球形区域。它们是平行宇宙最简单直接的例子,每一个宇宙仅是一个更大的“多重宇宙”(multiverse)的组成部分。
根据宇宙的这一定义,人们或许会认为,多重宇宙永远只是一个玄学概念。然而,物理学与玄学的分界线,在于一种理论能否通过实验来验证,而不在于它本身是否怪异或是否含有观测不到的物体。在科学史上,随着物理学边界的扩张,一些曾经属于玄学的抽象概念,例如圆形的地球、不可见的电磁波、高速运动下时间的变慢、量子叠加、弯曲空间以及黑洞等等,早已被纳入物理学的范畴了。这些年来,多重宇宙的概念也开始跻身于这张清单之中。它不仅有相对论和量子力学这些经过充分验证的理论作为依据,而且还满足两项对经验科学的判断标准:第一它能做出预测,第二它能够被证伪。目前科学家所论及的平行宇宙,已多达4种不同的层次,所以关键不在于多重宇宙存在与否,而在于它到底有多少层。
第一个层次:我们的宇宙视界之外
你的众多“另你”所在的平行宇宙,共同构成了第一层次的多重宇宙。这是争议最少的一类。有些事物虽然我们目前看不到,但只要换一个观测点或加以等待就可以看到(正如人们观看出现在地平线上的船一样),这样的事物,我们都能接受它们的存在。位于宇宙视界之外的天体,情况与此类似。随着时间的推移,从更远空间射来的光将到达地球,因此可观测宇宙的大小每年将向外长大1光年。这是一个无限的世界,在等待着我们去发现它的奥秘。也许你的生命早在你见到“另一个你”之前就完结了,但理论上,如果宇宙的膨胀方式肯配合,你的子孙后代有一天应该可以用足够强大的望远镜观察到他们。
第一层次的多重宇宙听起来似乎没什么了不起的。可是如果空间不是无限的又会如何呢?难道我们会在什么地方碰到一块牌子,上面写着“空间到此为止,小心裂口!”?如果真是如此,那裂口那边又是什么呢?事实上,爱因斯坦的引力理论已经把这种直觉拉回到物理学问题。如果空间的曲率是凸的,或者具有不寻常的拓扑结构(即连通性),那么它就可以是有限的。宇宙如果呈球形、甜甜圈或麻花形状,它就可以是有限大但没有边界的。借助宇宙微波背景辐射,科学家可以对这些模型进行细微的检测[参见本刊1999年7月号《宇宙有限吗?》一文]。然而迄今为止,这些有限宇宙的模型并没有获得证据的支持,反而无限宇宙的模型才符合观测资料,而其他有限宇宙的模型,即使没被否定,也被加上了十分严格的限制。
阅读时间:我们的宇宙视界之外的平行宇宙
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http://www.sina.com.cn 2004/12/07 20:09 科学美国人
这种存在“另一个我”的想法太不可思议了,但看来在未来我们不得不接受它,因为它居然获得了天文学观测的支持。现今最简单也最流行的宇宙学模型预测,在距离地球101028米的星系里,住着“另一个你”。虽然这一距离比天文数字还大,但绝不会影响“另一个你”存在的真实性。上述估计甚至无需用到深奥的近代物理学,只需要假设空间为无限大(或至少是足够大),而且物质在其中均匀分布(一如我们的观测所见),就可以根据基本概率推导出来。在无限大的空间中,再怎么小的概率事件,也一定会在某处发生。这里会包括无数个
适合居住的行星,其中包括无数多个地球,上面住着外貌、名字和记忆与你不谋而合的人,正以你一生所做的众多选择,上演着每一种可能的排列组合。
你或许永远也见不到这些“另外的你”。你所能观察到的最远距离,就是宇宙大爆炸后140亿年来光所跑的距离。目前可以看到的最远天体,距地球大约4×1026米之遥,这一距离定义了我们“可观测到的宇宙大小”,也称为“哈勃体积”、“视界体积”或“我们的宇宙”。类似地,那些“另外的你”所在的宇宙,也是以他们各自行星为中心的相同大小的球形区域。它们是平行宇宙最简单直接的例子,每一个宇宙仅是一个更大的“多重宇宙”(multiverse)的组成部分。
根据宇宙的这一定义,人们或许会认为,多重宇宙永远只是一个玄学概念。然而,物理学与玄学的分界线,在于一种理论能否通过实验来验证,而不在于它本身是否怪异或是否含有观测不到的物体。在科学史上,随着物理学边界的扩张,一些曾经属于玄学的抽象概念,例如圆形的地球、不可见的电磁波、高速运动下时间的变慢、量子叠加、弯曲空间以及黑洞等等,早已被纳入物理学的范畴了。这些年来,多重宇宙的概念也开始跻身于这张清单之中。它不仅有相对论和量子力学这些经过充分验证的理论作为依据,而且还满足两项对经验科学的判断标准:第一它能做出预测,第二它能够被证伪。目前科学家所论及的平行宇宙,已多达4种不同的层次,所以关键不在于多重宇宙存在与否,而在于它到底有多少层。
第一个层次:我们的宇宙视界之外
你的众多“另你”所在的平行宇宙,共同构成了第一层次的多重宇宙。这是争议最少的一类。有些事物虽然我们目前看不到,但只要换一个观测点或加以等待就可以看到(正如人们观看出现在地平线上的船一样),这样的事物,我们都能接受它们的存在。位于宇宙视界之外的天体,情况与此类似。随着时间的推移,从更远空间射来的光将到达地球,因此可观测宇宙的大小每年将向外长大1光年。这是一个无限的世界,在等待着我们去发现它的奥秘。也许你的生命早在你见到“另一个你”之前就完结了,但理论上,如果宇宙的膨胀方式肯配合,你的子孙后代有一天应该可以用足够强大的望远镜观察到他们。
第一层次的多重宇宙听起来似乎没什么了不起的。可是如果空间不是无限的又会如何呢?难道我们会在什么地方碰到一块牌子,上面写着“空间到此为止,小心裂口!”?如果真是如此,那裂口那边又是什么呢?事实上,爱因斯坦的引力理论已经把这种直觉拉回到物理学问题。如果空间的曲率是凸的,或者具有不寻常的拓扑结构(即连通性),那么它就可以是有限的。宇宙如果呈球形、甜甜圈或麻花形状,它就可以是有限大但没有边界的。借助宇宙微波背景辐射,科学家可以对这些模型进行细微的检测[参见本刊1999年7月号《宇宙有限吗?》一文]。然而迄今为止,这些有限宇宙的模型并没有获得证据的支持,反而无限宇宙的模型才符合观测资料,而其他有限宇宙的模型,即使没被否定,也被加上了十分严格的限制。