平行宇宙成科学家研究多维宇宙理论基础

2016-03-24 16:09 作者:admin 来源:未知

如果在宇宙的另外一端,有一个和你一模一样的自己在做着完全相反的事情,你可以想象吗?而这便是科学家们猜想可能存在的平行宇宙。科学家认为,宇宙之外存在着一个与我们所处宇宙完全相反的宇宙,被称为平行宇宙,如果类似的平行宇宙增加到多个的话,那么就组成了多维宇宙。

 

它就像进入另一个宇宙的起点,能够帮助解决紧随黑洞的信息丢失悖论。

尽管在近期不会有任何人类落入黑洞,但设想一下如果它的确发生了,那么这将是一种探测宇宙最大谜题之一的伟大方式。

这导致了所谓的黑洞防火墙悖论——黑洞一直都是宇宙谜题的来源。

根据艾尔伯特·爱因斯坦的广义相对论,如果黑洞吞噬你,你存活的概率为零。你将先被黑洞的潮汐力撕裂,这个过程被称为意大利面化(spaghettification)——指在强引力场中物体因潮汐力作用产生的拉伸形变。

 

最终你将到达引力场无穷大的奇点。在这个点你将被压缩成无限密集。不幸的是,广义相对论并没有提供预测接下来发生的事的基础。

 

“当你到达广义相对论的奇点,物理学终止了,等式也不成立了,”美国宾夕法尼亚州立大学的阿贝·阿希提卡(Abhay Ashtekar)这样说道。

 

在解释宇宙大爆炸时,同样的问题也会突然出现,宇宙大爆炸被认为以奇点作为开始。因此在2006年,阿希提卡和同事将圈量子引力理论(Loop quantum gravity,简称LQG)应用到宇宙的出生。

LQG结合了广义相对论和量子力学并将时空定义为大小为10-35米的隐形块网络。

 

研究小组发现,当在LQG宇宙里重绕时间,它们将到达大爆炸状态,但没有奇点——相反,它们将跨越“量子桥梁”到达另一个古老宇宙。这就是解释宇宙起源的“大反弹”理论的基础。

目前美国路易斯安那州立大学的久治·普林(Jorge Pullin)和乌拉圭蒙得维的亚共和国大学的鲁道夫?甘比尼(Rodolfo Gambini)将LQG应用到更小的规模里——单一的黑洞里,希望也能够移除奇点。

 

为了简化,两人将LQG的方程式应用到球状对称不回转的“史瓦西”(Schwarzschild)黑洞上。

在这个新的模型里,引力场会随着你接近黑洞核心而逐渐增加。与之前的模型有所不同,它并不是以奇点为终点。

相反,引力会逐渐减少,仿佛你正从一个黑洞的末端出来进入我们宇宙的另一片区域,或者另一个宇宙里。

黑洞

尽管这是一个简单的黑洞模型,但研究人员以及阿希提卡认为这项理论或可能驱逐真实黑洞里的奇点。

黑洞的末端出来进入我们宇宙的另一片区域,或者另一个宇宙里。

这意味着黑洞可以作为进入其它宇宙的时空门。然而其他理论,不包括科幻小说里描述的,已经暗示了这种可能性,唯一的问题是由于奇点的存在,没有任何事物能够穿过这个时空门。

 

移除奇点似乎并没有即刻的实际应用,但它至少可以帮助解开有关黑洞的众多悖论之一,也即信息丢失问题。

黑洞会连着吞噬的物质一并吸收物质所携带的信息,但黑洞也被认为会随着时间的推移而蒸发。这将导致信息的永久丢失,从而否定量子理论。

 

但如果黑洞并没有奇点,那么信息就不会丢失——它可能只是进入了另一个宇宙。

量子力学表明黑洞视界上会有量子缠结,就在黑洞里面和外面的微粒之间。但如果这种缠结消失,带能量的微粒便会织成一道壁垒。能量幕帘,或者说“防火墙”会在黑洞视界周围下降。

 

科学家首次发现了这种缠结是所有黑洞都有的,并考虑到随着黑洞的年龄增长,还将会发生什么事。缠结形式越大,防火墙下降时间就越退后。但如果缠结达到最大,防火墙就不会出现。

事实上,人们长期认为,这种缠结只是一些类型的黑洞才会有,并且以最大化的形式出现。量子信息理论对解开宇宙的奥秘十分有力。

 


近日,德克萨斯州理工大学比尔·普瓦里埃教授提出了一个理论,不仅假定了平行宇宙的存在,同时也发现它们之间还存在相互作用,这一现象能够解释量子力学中的一些“怪事”。

平行宇宙若存在 可解释量子力学的“怪事”

我们的宇宙可能由无数个可能性时空构成,无数个宇宙中每个宇宙彼此互为平行宇宙平行宇宙的理论认为我们的宇宙可能由无数个可能性时空构成,无数个宇宙中每个宇宙彼此互为平行宇宙,这些世界几乎没有交集,每个事件都可能产生出无数个可能性结果,它们分别对应着每个平行宇宙,因此关于平行宇宙的研究也处于进展之中。
 

其实,比尔·普瓦里埃教授在四年前就已经提出过类似的想法,但其他物理学家在最近才开始构思这个框架,计算结果表明其在数学上是可行的。量子力学是物理学中最为神奇的学科,从微观尺度上解释了宇宙的运行情况,科学家也通过量子理论来解释亚原子粒子所表现出的波粒二象性,并通过波函数对微观粒子的行为进行描述。
 

物理学家认为一旦我们对一个粒子进行测量行为,我们就无法同时获得精确的位置与速度信息,而休·埃弗雷特是第一个提出多元宇宙解释的物理学家,他在20世纪50年代公布了多世界理论,用于解释量子力学的怪异现象,但该理论在学术界并不受欢迎。现在,许多物理学家投身于研究多元宇宙和平行宇宙理论,提出了许多可能性的理论来解释量子力学。有趣的是,量子力学已经存在一个多世纪了,直到今天仍然存在争议。
 

我们的宇宙是唯一的吗?究竟有没有平行宇宙呢?美国哲学家与心理学家威廉·詹姆士在1895年所提出了平行宇宙论。根据这种理论,在我们的宇宙之外,很可能还存在着其他的宇宙,而这些宇宙是宇宙的可能状态的一种反应,这些宇宙可能其基本物理常数和我们所认知的宇宙相同,也可能不同。而我们也都很想知道,到底有几个宇宙。


在量子力学中,观测对事件的结果产生了影响,海森堡不确定性原理认为我们不可能对粒子的速度和动量都能掌握,对速度测量越精确,那么对动量的测量就越不准确,这就使得微观领域的观测变得越来越困难。1954年,普林斯顿大学的年轻的学生休·埃弗雷特提出了一个假设,他认为观测量子世界会导致我们的宇宙出现“分裂”,一次观测导致了宇宙衍生出不同的次级宇宙,每个次级宇宙中都对应着一种可能性的结果。

而科学家们对有关引力波的重大发现或暗示着,我们的宇宙并非独立存在,它可能是组成“多重宇宙”的众多平行宇宙之一。在这种情境下,在不同的宇宙里可能有不同版本的你在做着不同的事,进行着不同的人生选择。
 

美国宇航局的科学家们认为宇宙在出生后非常短暂的时间内从亚原子规模膨胀到现在的天文学规模。科学家们表示他们发现了其它宇宙存在的首批“真凭实据”。宇宙学家研究了利用普朗克宇宙飞船收集的数据制成的宇宙地图,它们总结称异常现象只可能是有其它宇宙的引力拖拽作用所引起的。地图显示,现在宇宙里仍能监测到138亿年前宇宙大爆炸的辐射,也就是宇宙微波辐射。

 


科学家们预测这种辐射应该是均匀分布的。然而,地图显示在南半部分天空更高的浓度以及神秘的“冷斑点”的存在,这些都无法利用现有的物理学来解释。多重宇宙理论的基础是这些原始引力波都指向了早期宇宙一种特别强大的膨胀类型。“在大多数模型里,如果产生了暴涨,就会产生多重宇宙。”美国斯坦福大学的物理学家安德烈·林德这样说道。
 

另外,有物理学家提出理论,认为“平行宇宙”不仅切实存在,而且能够相互影响。英国格里菲斯大学和美国加州大学学者联合提出上述理论。他们认为,平行宇宙不仅存在,而且相互影响,并非各自独立地发展变化;而相互作用,恰好能够解释微观物理研究发现的粒子奇怪的反应。