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平行宇宙现在成了一个很时髦的词汇。
我试图找到平行宇宙这个词汇最早的来源，还是失败了。不论这个具体词汇起源于何时，平行宇宙或平行世界的思想早就出现在神话中和哲学中。在中国，海外仙山就是另一个世界，另一个宇宙；在希腊，奥林帕斯当然也是另一个世界。而与当代平行宇宙思想最为接近的是柏拉图主义中的其他可能的现实。 在弦论之前，现代物理学首先出现的平行世界是量子力学的多世界解释。我们知道，在量子论中，对一个客体的测量结果是不确定的，任何一个可能的结果都以某个几率出现。传统的哥本哈根解释是，测量导致客体波函数的塌缩，它塌缩到这个测量结果对应的具体值上。更晚出现的多世界解释不借助这种神奇而不可预测的塌缩，直接认为每一个可能的结果其实都是实现了的，不过，不同的结果出现在不同的世界中，这些世界互不相干，所以不会出现矛盾。这个解释是艾弗雷特三世在1957年提出来的，那时，他是普林斯顿大学的一位研究生。 我们用著名的薛定谔猫实验来理解这个其实是更加神奇的多世界解释。在薛定谔猫的实验中，一只可怜的猫被关在一只箱子中，当然，这只箱子里面有空气，这样猫可以活得挺好。不过，猫的对面有一把枪，这把枪的扳机可以被一个含有放射性元素的装置启动。这个放射性元素可以是一个单独的可以衰变的原子。如果这个原子衰变了，枪就被启动，猫就会被杀死。如果这个原子不衰变，猫继续活着。我们知道，根据量子论，原子可能衰变也可能不衰变。当实验者打开箱子时，他不知道猫是活着还是被杀死，因为猫的生死状态和原子的状态相关。薛定谔的问题是，猫不可能既死又活着。那么，多世界是怎么解释的呢？当你打开箱子，猫不是死就是活着，你打开箱子的行为导致了一个确定的结果，导致了你和猫进入了一个可能的世界，在这个世界中，猫不是死就是活着，而不可能在死和活的叠加态中。 每一个测量行为，都导致平行世界的分叉，这就是多世界解释的核心。比如，一个美女迎面走来，她焕发光彩的面部会吸引你或不吸引你。假如你的眼睛非常敏感，也许仅仅一个光子之差就会导致你爱上她或不爱上她。后面的结果是，你和美女共同进入了两个可能的平行世界，在一个世界中，你们结婚了，在另一个世界中，你们擦肩而过。 另一个更加可能的例子是，十几万年前，某个宇宙射线在某个女性直立人的卵巢中通过，导致了两个可能的结果。在一个世界中，这个直立人的一个卵子基因被改变，产生了一个智人后代，从此，地球上有了智人。在另一个世界中，宇宙射线没有和女直立人身体发生任何作用，地球仍然是直立人在统治——或者说，直立人一直生活在非洲而没有统治整个地球。 以上说的是量子论的平行宇宙——多世界。在现代物理学中，另一种平行世界理论就是多元宇宙论，这个理论与弦论关系极大。 我开始被弦论吸引的时候，还是上世纪八十年代中期，那时，发生了所谓弦论第一次革命。在第一次革命之前，弦论只是少数几个人研究的玩具，没有多少物理学家重视它。1984年，三组不同的物理学家发表了三篇论文，一篇论文是一直坚持研究弦论的两个物理学家写的，他们发现弦论可以是自洽的量子理论，这很重要，因为弦论包含万有引力，而在过去人们一直认为万有引力不是自洽的量子理论。第一组人同时预言了一个可能包含粒子物理的弦论存在。第二组人在普林斯顿，他们直接构造了这个可能包含粒子物理的弦论。第三组人则证明，这个可能包含粒子物理理论的弦论真的包含了粒子物理理论。你看，在这种情况下，弦论不可能不引起大家的重视。 我就是在这种热潮中进入弦论研究的。从1984年到2000年这十六年间，绝大多数研究弦论的人相信弦论不仅是唯一正确的统一物理学的理论，同时还会预言唯一的宇宙，在这个宇宙中，万有引力常数是6.67乘10的负11次方，单位是米千克秒制，而电子电荷是1.6乘10的负19次方库仑。换句话说，弦论不仅仅是正确的理论，也是唯一可能正确的理论，因为它预言的世界是唯一的。 那时，很多物理学家，例如大卫·格罗斯，是这样相信的，也是这样宣传的，我也是这样相信的。在1994年到2000年之间，我对正确理论和宇宙的唯一性的相信得到了所谓弦论第二次革命的强心剂注射的支持。弦论第二次革命带来的成果是，弦论也是唯一的，很多不同的弦论仅仅是一个更大的理论在不同情形下的不同表现，就像水在不同条件下可以是液态水，也可以是冰，还可以是水蒸气。那个更大的理论叫做M理论，M是一个来历不清楚的字母，可能代表神秘（mystery），也可能代表母体（matrix），也可能代表母亲（mother），反正，很多人认为，在不远的将来，我们将计算出粒子物理中的所有参数，包括前面提到的电子电荷以及万有引力常数，例如，我们不仅算出电子电荷是1.6乘10的负19次方库仑，我们还会算出1.6后面的小数，比如说，1.6021765。 遗憾的是，那个胜利的时刻一直没有到来，甚至可以说，2000年出现的一篇论文预告了这个时刻永远不会到来。 这篇改变弦论乐观处境的论文是泡尔钦斯基和布索合写的，这篇论文同时为我们带来所谓的多元宇宙。 那么，这两位物理学家在这篇论文中到底做了什么事？他们所做的其实是物理学家本该在1995年左右就能做的，他们发现，由于M理论的灵活多变性，可能存在很多不同的宇宙，从而，电子电荷不但不是唯一的，甚至在别的宇宙中，根本不存在电子。 M理论是一个十一维的理论，其中一维是时间，十维是空间。我们生活的宇宙只有三维空间，另外七维哪里去了？物理学家的解释是，另外七维是微观的，我们根本不可能看到，除非我们能够造出功能巨大的加速器。这些七维微观空间形成一个十分复杂的看不见的世界，但这个世界不是唯一的，从而，它为我们带来的宏观世界也不是唯一的，因为，所谓电子、夸克等等基本粒子，与这些看不见的空间关系极大，不同的看不见的空间不仅为我们带来不同的基本粒子，也为我们带来不同的物理学常数。两位物理学家证明，所有可能的宇宙数量巨大，可能比10的200次方更加巨大。你想想这个数字，比我们宇宙中的基本粒子数还要大得多！ 从2000年的这篇文章开始，物理学家渐渐写出很多论文，都在论证弦论中宇宙不是唯一的。读者可能觉得奇怪，为什么物理学家热衷于证明弦论中的世界不是唯一的？这就需要谈到2000年左右的一个重要发现：宇宙加速膨胀。 我们一直认为在宇宙中，除了电磁力和亚原子力外，只有万有引力了。万有引力由于是引力，可以不断地叠加，所以，在宇宙中，万有引力其实是最强大的力，在这种力作用之下，才会有行星，才会有恒星，才会有银河系。同样，物理学家一直认为，宇宙虽然在膨胀，它的膨胀速度必然会慢慢变小，因为宇宙中所有天体都是互相吸引的，这个吸引力将使得膨胀的速度慢下来。 1998年，宇宙学家通过观测发现宇宙膨胀不是在减速，而是在加速，这让很多人震惊。当然，物理学家也不十分吃惊，因为早在上世纪早期，爱因斯坦本人就曾经在他的理论中引入普适的斥力，用来平衡万有引力从而构造出一个静态的宇宙。后来，天文学家发现宇宙膨胀，爱因斯坦就抛弃了普适斥力。很多年后，宇宙被发现真的在做加速膨胀，物理学家又将爱因斯坦的普适斥力捡回来了。 问题是，为什么这种普适斥力很小？用一个行话来说，为什么引起普适斥力的暗能量很小？既然弦论是最基本的理论，它必须对此作出解释。这是2000年泡尔钦斯基等人写那篇论文的目的。 他们说，既然存在不同宇宙，那么在不同的宇宙中就会存在不同的暗能量。恰好在我们这个宇宙中，暗能量不仅存在，而且很小，小到足以让恒星可以形成，人类可以出现。 既然存在很多不同的宇宙，那么，在我们这个宇宙之外，就会有很多不同的宇宙，在那些宇宙中，可能没有电子，也可能存在两种不同的电子，可能没有暗能量，也可能存在很大的暗能量导致宇宙不可能长大。 你相信这个理论吗？直到现在，我也不确定我是否真的相信这个理论。
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發表於 2013-11-4 23:50:48
狗仔卡
