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《蜘蛛侠:平行宇宙》两个同样的世界,存在发生着截然不同的故事

扩展Tips...NASA发现平行宇宙的证据?
一批在南极洲的美国NASA科研人员表示平行宇宙可能真的存在: 这些科研人员进行了宇宙射线的研究探测,发现有一批在南极的高能粒子的运动方式与它们应有的运动方....
扩展Tips... ‘薛定谔猫’的实验描述
一个暗箱,里面有一只猫,在你打开箱子去看之前,猫是死是活,不能确定。你看了猫,就对猫进行了干涉,如果你不对它加以干涉,这个状态永远不确定,这个猫可以在你打开箱子....

平行宇宙,或者平行世界,想必你已经在科幻作品里看了好多,它和很多科幻概念一样在观众心里激起了疑问:这是不是真的?

严肃地说,物理学上的确有类似“平行宇宙”的概念,而且在当代物理中占据了重要的地位。

一个最容易理解相关概念就是“开放宇宙”(open universe):这个概念本来用于描述宇宙的形状。可观测宇宙虽然囿于光速的限制只有有限的体积,但实际的宇宙很可能无限大,那么任何小概率事件就都有可能发生。包括在极其遥远的地方,恰好有一个像极了地球的星球,甚至有一个像极了你的人。

另一个稍复杂一些的是“永恒膨胀”(Eternal inflation):一个多宇宙处于永恒的膨胀中,但这种膨胀并不均匀,某些局部的涨落很可能会被放大,就像馒头面包在膨胀时留下的空洞,我们的整个开放宇宙就是其中一个空洞,而其它的空洞就是平行于我们的宇宙——这些不同的宇宙甚至可能有不同的物理常数。

第三种概念来自量子力学,是科幻故事中平行世界最主要的来源,我们得从波粒二象性和干涉实验说起。

像这样竖起一个双缝和一个屏幕,在经典的宏观世界中,如果向着它发射随机的颗粒,颗粒穿过双缝时发生扰动,就会在屏幕后面打出没什么规律的图样。如果向它发射波,就会在双缝处发生衍射,变成两个新的相干波,在屏上呈现出干涉条纹。

而在微观的量子世界,物质表现出明显的波粒二象性,粒子的概率波弥漫在空间中,也在双缝之后衍射和干涉,最终抵达屏幕的粒子同样以双缝干涉的图样分布着,而且即便我们一次一个地发出粒子,这些粒子也能发生干涉,就好像每个粒子都同时穿过了两个狭缝,自己和自己干涉——这让我们好奇狭缝处究竟发生了什么。

但如果我们在双缝附近安排一个装置,观察微观粒子究竟穿过了哪个狭缝,双缝干涉的图样立刻就消失了,完全退化成通过两个单缝的样子——就好像粒子知道我们在观测它,故意要和我们作对。

针对这个完全背离经验的观察现象,我们提出了许多不同的诠释,比如最流行的“哥本哈根诠释”(Copenhagen interpretation)认为:我们不应该想象任何计算和观测之外的粒子事件,粒子在发射出来之后就是一种抽象存在,被波函数描述,而在狭缝处的观察将使它突然崩解成一个具体的存在——这个突然的变化就是“波函数坍塌”,粒子因此有了新的波函数,不再干涉。

而仅次于哥本哈根诠释的流行诠释,就是我们关心的“多世界诠释”(many-worlds interpretation)。在这种诠释里,观察带来的不是坍塌,而是分裂:粒子在狭缝处每一条可能的路径都对应着一个真实的世界,我们一旦观察狭缝处的事件,这些世界就会彼此分裂,在任何一个世界中,我们都只能观察到其中一种情况,同时也破坏了路径之间的联系,消除了干涉。

那么循着这一诠释可以推想,任何一次与观察有关的概率事件都能带来宇宙的大规模分裂,子弹是否打中目标,仪器是否故障——令我们不禁想象“如果当初是那样,现在会如何?”。

此外还有一种更大更抽象的平行世界源自“数学宇宙假说”(Mathematical universe hypothesis),即认为数学结构就是实在本身,因此还会有其它数学结构的宇宙,比上述所有平行宇宙更加宏大——但这就更接近一种哲学观点了。

回到科幻故事,或者说“成年人的童话”,我们应该提醒自己,科学概念从来不是这些作品的表现对象,而是我们不再相信魔法之后,找来代替魔法的神奇力量。无论哪种平行宇宙,都只是《爱丽丝漫游仙境》中的兔子洞、《哈利波特》里的9又3/4站台,或者《纳尼亚传奇》里的魔衣橱,用这些故事推测科学,只会变成精神世界上的堂吉诃德。

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