宇宙概念的嬗变

作者: 陈学雷

来源: 《科学世界》2014年第9期

发布日期: 2014-09-12 17:25:21

本文讨论了可观测宇宙的概念及其局限性,介绍了宇宙暴胀理论和多重宇宙的概念,以及量子力学中的平行宇宙理论,探讨了这些概念对科学和哲学的影响。

这里所说的可观测宇宙,是指原则上可以观测,而非我们以现有技术能达到的范围。无论观测技术如何改进,我们只能看到大爆炸之后发出的光子,由于光传播的速度有限,因此可观测范围有限,这个范围就是所谓视界。不仅如此,新观测还发现宇宙膨胀正在加速,这意味着那些现在离我们较远的地方正在越来越快地远去,它们发出的光子将永远无法到达地球。我们对宇宙的观测,将永远局限在一个区域之内。

不过,对于视界之外的时空,虽然无法直接观测,却可以根据理论推测。1980年古思(Guth)提出的宇宙暴胀理论,林德(Linde)等人又相继提出了改进的模型。根据这一理论,在我们的可观测时空范围之外,还存在着无数的时空区域,我们可观测的时空与在暴胀中大量产生的时空相比,甚至用沧海一粟形容都不太够。而且,这些区域与我们所处的这部分宇宙还可以相当不同,甚至其中的一些物理规律也可能和我们的宇宙不一样。

随着暴胀理论的预言相继被证实,这些我们可观测宇宙之外的宇宙,引起了很多兴趣和讨论,我们该如何称呼它们呢?一些学者将这些可观测范围之外的宇宙称为“多重宇宙”(multiverse),与原来的宇宙(universe)一词相对。有些学者如斯莫林(Smolin)不喜欢这个词,认为这些区域只是宇宙(universe)的不同部分罢了。

尽管如此,“多重宇宙”以及意思相近的“平行宇宙”使用起来毕竟较为方便,因此开始广为流行。

在此之前,在量子力学的讨论中,也已出现了另一种“平行宇宙”的概念。量子系统的状态由波函数描述,波函数按薛定谔方程演化。按照通常的哥本哈根解释,在进行一次量子测量后,系统将会按照以正比于波函数模平方的几率随机地进入其中一种状态,波包“塌缩”了。

1954年,普林斯顿大学研究生埃弗雷特(Everett)产生了一个看似疯狂的想法:也许在量子测量时根本没有什么波包塌缩,而是世界分裂成平行的无数个不同分支,在各分支中量子测量的结果各自不同,每个分支世界中的观测者看到的都只是一个结果。后来,德维特(DeWitt)将其命名为“多世界理论”。虽然听上去不可思议,这个理论却满足所有的观测。

尽管仍有很多争议,现在它也已经成了量子力学的主流解释之一,也有不少科幻小说和电影以之为题材——主人公在某些世界中死去,在另一些世界中却活了下来。

对一些科学家来说,多重宇宙的概念散发着一股讨厌的玄学味道。它们很难被检验和证伪,而可证伪性不正是科学赖以取得进步的关键吗?但正如庄子在《逍遥游》中所感叹的,“朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋”,如果朝菌、蟪蛄足够聪明,它们或许能超越自身的短暂寿命,而想象出一日昼夜和一年四季。多重宇宙之于我们,也许亦如昼夜、四季之于朝菌、蟪蛄。

UUID: 475a1b5b-3028-4f94-b876-022481510599

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/科学世界公众号-pdf2txt/2013-2014/科学世界_2014-09-12_宇宙概念的嬗变 (下).txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0031 元