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再谈平行宇宙可成真？——多世界：物理送给科幻的一大礼物

2019-03-14 22:21阅读：

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提笔撰写此文之际，电影《流浪地球》正在热映，不禁想到在《平行宇宙可成真？》（《科普时报》2019年2月22日第3版）开始部分提到的，使用3D起步的平行宇宙穿越，在物理学家加来道雄的《平行宇宙》一书中，也有类似的解释，即“全息传真”：
假设在两个不同的时空中，安装一套多维全息传真机。1. 在一方，传真机将你全身扫描一遍，获得全部信息——包括组成你身体的每一颗粒子的每一个形态，包括脑神经储存的全部信息；2. 将这些信息转换成可以跨时空交流的编码（假设我们已经破译了暗物质、暗能量的编码），然后传真过去；3. 在另一方，传真机接受了这些粒子，按编码再把你拼接出来，副本绝对真实。
那么按照加来道雄们的考虑，只要将我们的文明世界全部复制，就可以传真到其他时空（宇宙），永续香火，因而不必像《流浪地球》的解救人类的方案，那样做的伤亡实在是太大了。
接下来，谈一下第二类平行宇宙：多元宇宙。在谈多元宇宙之前，需要先介绍一下超弦理论。
再谈平行宇宙可成真？
——多世界：物理送给科幻的一大礼物
文/陈思进
之前我在本栏文章里提到过，在上个世纪的所有自然学科中，最重要的成就是将所有基础物理学“升华”为两个伟大的理论：量子力学和广义相对论。
量子力学描述了极其微小的微观世界，如亚原子量子；而广义相对论则描述了巨大物体的世界，如黑洞和大爆炸。
最有意思的是，这两种理论代表了基础层次上所有物理学知识的总和，却在各方面都截然相反，如使用不同的数学、不同的假设和不同的物理图像等等。在之后的50多年时间里，物理学家们试图强行促成量子力学和广义相对论联合起来遵循一个定律，可是迄今无
果。经过无数地不断尝试，反而产生了数量极多、毫无意义的结果，直到弦理论的降临改变了这一切。
弦理论断定电子和其他亚原子粒子不过是一根弦的不同振动形式。超弦物理学家布赖恩·格林（Brian Greene）在《宇宙的琴弦》一书中，将其形容成小提琴的弦：在演奏小提琴时，琴弦以不同的方式振动，而每种振动相当于一种不同的亚原子粒子。而弦理论似乎解释了目前为止，已经在我们的粒子加速器中发现的数百种亚原子粒子，而事实上，爱因斯坦的理论仅仅是弦最低水平的振动之一。
传说中爱因斯坦终其后半生，一直在追寻“T.O.E.”（Theory of Everything，万物至理），既想要一种单一的、全面的理论概括所有物理定律，能够使他“读取上帝的意志”。
超弦理论是弦理论中的一种（也指狭义的弦理论），是迄今最接近可能统一广义相对论和量子力学的一种理论，真那样的话，那么超弦理论有可能成为“Theory of Everything”——象征两千年前古希腊人提出的“物质由何组成的疑问”以来科学的最高成就（注：将另文详谈弦理论、超弦理论等）。
在超弦理论中，除了高维空间之外，还预测了第二类的平行宇宙，那就是：万物终究无物，只有弦的震动的“多元宇宙”。
再谈平行宇宙可成真？——多世界：物理送给科幻的一大礼物
1995年春季，在南加州大学举行的一次弦理论会议中，物理学家爱德华·威滕提出了将各种相容形式的超弦理论统一起来的M理论（英语：M-theory），提出了宇宙可以存在一种叫做膜（membrane，比如一个球体的表面）的新的数学对象，并进而判断出或许宇宙本身就是一张膜，漂浮在一个十一维时空中。在那些维度之中，有些维度必须很小很小，而有些维度却可能是无限大的，于是，我们的宇宙便有可能存在于一个其他宇宙的多元宇宙之中。
想象——大堆漂浮的肥皂泡，或者膜。每个肥皂泡代表一整个飘浮在一个更大的十—维超空间中的宇宙。这些肥皂泡可以与其他肥皂泡相互联合，或者破裂，甚至短暂出现又消失。而我们可能生活在仅仅是这些肥皂泡宇宙之一的表面上。
几年前，宇宙学家、MIT（麻省理工学院）的麦克斯·泰格马克（Max Tegmark）教授提出，在50年内，“这些‘平行宇宙’的存在，再不会比在100年前其它星系的存在更富争议——当时我们的宇宙被称为岛宇宙（island universe）。”
那么，超弦理论预测有多少个宇宙呢？
超弦理论有一个令人窘迫的特征——很可能有上万亿上万亿个宇宙，个个符合相对论和量子理论。有一种估计甚至“宣布”这样的宇宙可能有1 googol个（1个古戈尔（googol）是1后面加上100个0）。
这些膜宇宙也可能相撞，制造出宇宙焰火。普林斯顿的一些物理学家相信，我们的宇宙可能是137亿年前，由两张巨大的膜相撞而产生的。他们认为，那场巨大碰撞的冲击波造就了我们的宇宙。
值得注意的是，在探索这一奇怪想法的实验结果时，它们看起来符合目前绕地球运转的WMAP（威尔金森微波各向异性探测器）——人造卫星发来的结果（它被称为“大冲撞”，big splat理论）。
要特别注意的是，迄今为止，这些都还处于理论上的推理、判断、猜测、数学计算之中，并没有被实验所证实。不过，正如此文的副标题，是“送给科幻的一大礼物”。
下篇文章将接着谈第三类平行宇宙：量子平行宇宙，将更为神奇，敬请期待。
【陈思进作品】
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