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#時間深度 #前沿科學 #科學哲學 #量子理論 #物理學
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多元宇宙的九種理論承諾一切,甚至更多。但是,如果現實如此廣泛和多樣,我們該在哪里適應呢?
我們對現實基本性質的理解變化比以往任何時候都快。哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)和智利帕拉納爾山(Paranal Mountain)上的超大望遠鏡(Very Large Telescope)等巨大的天文臺正在探測宇宙最遙遠的地方。與此同時,法瑞邊境下的大型強子對撞機 (LHC) 等利維坦原子粉碎器正忙于解開微小量子世界的謎團。
無數的發現從這些宏偉的機器中流出。您可能已經看過哈勃望遠鏡的非凡照片。你可能聽說過“系外行星”,即圍繞外星太陽運行的世界,你幾乎肯定聽說過希格斯玻色子,這種粒子使所有其他粒子都充滿質量,是 LHC 十幾年前發現的。但你可能不知道(如果他們的發現是合乎邏輯的結論的話)這些機器還檢測到貓王生活的跡象,或者說在外面,在燃燒的恒星和行星中,是獨角獸,真正的獨角獸鼻子上長著角。還有更奇怪的東西:魔鬼和惡魔;神和仙女;希特勒贏得第二次世界大戰的地方,或者根本沒有戰爭的地方。最古怪的幻想成真的地方。如果你愿意的話,這是一個奇怪的多樣性。最奇怪的是,科學家們現在正在認真討論我們的宇宙是假的,是煙霧和鏡子的可能性。
我是斜杠青年,一個PE背景的雜食性學者!?致力于剖析如何解決我們這個時代的重大問題!?使用數據和研究來了解真正有所作為的因素!
所有這一切,以及更多,都是多元宇宙的本質,是過去一二十年里顛覆了傳統宇宙學的現實的偉大過山車式改寫。多元宇宙假說認為,我們在夜空中看到的只是一個非常非常宏大的現實的極小片段,迄今為止是看不見的。這個想法已經變得如此主流,以至于現在很難找到一個認為其中什么都沒有的宇宙學家。這不是神秘主義者的世界,那些在每張哈勃照片中看到水瓶座時代的尖帽大軍。相反,多元宇宙是皇家天文學家和劍橋大學和康奈爾大學的終身教授的產物。
首先,一些語義。老式的、前多元宇宙的“宇宙”被定義為時空體積,大約有 900 億光年,容納了我們能看到的所有星星(那些自大爆炸以來光有足夠的時間到達我們的星星)。這個“宇宙”包含大約 500 顆六分星——比地球上所有海灘上的沙粒還多——組織成大約 800 億個星系。從廣義上講,它是你在晴朗的夜晚仰望的樣子。它浩瀚無垠,古老得難以理解,直到最近,人們還認為它就是一切。然而,最近來自望遠鏡和粒子對撞機的發現,加上新的數學見解,意味著我們必須拋棄這個“小”宇宙,轉而支持一個更宏大的現實。與新宇宙相比,舊宇宙就像大象上的蚋。此外,新地形是如此奇特,以至于可能超出了人類的理解范圍。
當然,這并沒有阻止一些大膽的思考者進行嘗試。紐約哥倫比亞大學(Columbia University)的物理學和數學教授布萊恩·格林(Brian Greene)就是其中之一。他在最新著作《隱藏的現實》(2011 年)中將目光投向了多元宇宙。根據格林的說法,它現在有不少于九種“口味”,他說,這些口味可以“協同工作”。
他稱之為“絎縫多元宇宙”的最簡單的版本。這源于我們通過最強大的望遠鏡可以看到的物質和能量具有一定的密度。事實上,它們的密度足以允許一個引力“平坦”的宇宙永遠延伸,而不是自我循環。我們知道,在大爆炸之后,一個排斥場彌漫在時空中:它導致萬物以它的方式飛散。如果這個場足夠大,我們必須得出結論,無限空間包含“哈勃體積”的無限重復,哈勃體積是可從地球上觀測到的空間、物質和能量的體積。
還有另一個你,坐在一個相同的地球上,大約 10 的 10 次方到 120 光年的 120 次方
如果這是正確的,那么在我們可觀測的視界之外,可能會——事實上,肯定有——無數有趣的時空。這些拼湊的宇宙或“口袋”宇宙將足夠多,讓基本粒子的每一個排列發生,不僅僅是一次,而是無限次。有時有人說,只要有一臺打字機和足夠的時間,一只猴子最終會想出哈姆雷特。同樣,有了基本粒子的固定基本庫和無限的袖珍宇宙,你會想出一切。
在這種情況下,我們會預期這些拼湊的宇宙中的一些會與這個宇宙相同。還有另一個你,坐在一個相同的地球上,大約 10 的 10 次方到 120 光年的 120 次方。其他口袋宇宙將包含具有幾乎無限力量和智慧的實體。如果基本物理定律允許(在這種情況下,在所有宇宙中都是恒定的),它必須發生。因此有獨角獸,因此有神一樣的生物。因此,你邪惡的雙胞胎就住在那里。在一次采訪中,記者問格林,這是否意味著那里有納尼亞斯,有星際迷航宇宙,貓王有私人教練并活到 90 多歲的地方(正如紐約市立大學理論物理學教授 Michio Kaku 所建議的那樣)。每個有意識的生物都處于永久折磨中的地方。天堂和地獄。是的,看起來確實如此。他覺得這很麻煩嗎?“一點也不,”他回答。“令人興奮。嗯,至少我在這個宇宙里是這么說的。
絎縫多元宇宙只是一個開始。1999 年,在洛杉磯,俄羅斯移民物理學家安德烈·林德 (Andrei Linde) 邀請了一群記者,觀看了一個花哨的計算機模擬。該演講說明了 Linde 自己對“通貨膨脹多元宇宙”的想法。在這個版本中,大爆炸之后的快速膨脹期并不只發生過一次。相反,就像托洛茨基對gong產zhu義的希望一樣,這是一項不斷進行的工作。一個巨大的泡泡宇宙網絡接踵而至,被比劃分絎縫多元宇宙的“平行世界”的鴻溝更難以想象的鴻溝隔開。
這是另一個。弦理論是調和量子物理學與引力的最新嘗試,它提出了這樣一種情況:我們的宇宙是一種薄片,宇宙學家將其稱為“布蘭恩”,像書中的一頁一樣與數十萬億其他片物一起堆疊起來。這些宇宙并不遙遠數百萬光年;事實上,他們現在就在你身邊徘徊。
這并不意味著我們可以去那里,就像我們可以到達量子多元宇宙中的其他宇宙一樣,這是另一種“味道”。這源于這樣一個概念,即經典量子力學的概率波是一個硬性而快速的現實,而不僅僅是一些數學結構。這是薛定諤的貓的世界,無論是活著的還是死去的;這里,但不是這里。愛因斯坦稱其為“詭異”,但我們知道量子物理學是對的。否則,您正在閱讀本文的計算機將無法工作。
量子物理學的“多世界”解釋于 1957 年由 Hugh Everett III(Eels樂隊主唱 Mark Everett 的父親)首次提出。它指出,所有量子可能性實際上都是真實的。當我們擲量子力學的骰子時,每個可能的結果都會在自己的平行時間線中實現。如果這聽起來很瘋狂,請考慮一下它的主要競爭對手:“現實”源于有意識的凝視。事情只會發生,量子態只會自行解決,因為我們看著它們。據說愛因斯坦帶著些許諷刺地問道,“老鼠側頭看一眼就夠了嗎?考慮到替代方案,無數分支歷史版本的前景似乎并不是一顆可怕的子彈。
我們、我們的世界,甚至廣闊的時空延伸,都不過是一個巨大的計算機模擬,這并非微不足道的
更奇怪的是全息多元宇宙,這意味著“我們的世界”——不僅僅是恒星和星系,還有你和你的臥室、你的職業問題和昨晚的晚餐——只是發生在無法接近的現實平面上的現象的閃爍。整個可感知領域只不過是皮影戲中的形狀。這聽起來像是純粹的神秘主義;事實上,這聽起來幾乎不可思議地像柏拉圖的洞穴寓言。然而,它有一些理論支持:斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在解決黑洞信息悖論時依賴于這個想法,黑洞信息悖論是關于信息在穿過暗恒星的事件視界時被摧毀會發生什么的謎團。
弦理論提供了其他可能性,以及更多層次的多元宇宙。但最奇怪(但也可能最簡單)的想法是我們生活在一個虛假的多元宇宙中。根據牛津大學哲學教授尼克·博斯特羅姆 (Nick Bostrom) 在 2001 年首次提出的一個論點,我們、我們的世界,甚至我們在第一個多元宇宙場景中看到的廣闊的時空延伸,都只不過是一個巨大的計算機模擬。
當然,我們認為的現實只不過是一種建構的想法是相當古老的。模擬論證,正如它的名字一樣,與一些傳統佛教思想所提出的多層次現實具有共同的特點。另一方面,“假裝”宇宙的概念出現在小說和電影中——例子包括《黑客帝國》系列和《楚門世界》(1998 年)。博斯特羅姆的想法之所以獨特,是他所依據的基礎:一系列合理的假設,加上一個統計計算。
從本質上講,情況是這樣的。如果事實證明可以使用計算機來模擬一個“宇宙”——即使只是一個宇宙的一部分——其中有自我意識的有知覺的實體,那么很有可能有人在某個地方這樣做。此外,正如 Bostrom 所解釋的那樣,'看看我們的計算機模擬是如何工作的。當我們運行天氣或核爆炸 [迄今為止執行的最復雜的計算機模擬] 時,我們不會運行一次,而是運行數千、數百萬甚至數十億次。如果事實證明可以在機器中模擬——或者更準確地說,產生——有意識的意識,那么如果這只做一次就令人驚訝了。更有可能的是,在對這樣一個項目感興趣的先進文明的一生中,它會被完成無數億次。
鑒于我們最近在計算能力方面的進步,如果我們很快就會開始運行模擬,這將是非常有力的證據,證明我們自己生活在模擬中。如果我們得出結論說我們是,我們有一些選擇。我將在下面詳細討論。
首先,我們來談談最奇怪的場景。布萊恩·格林 (Brian Greene) 稱其為“終極多元宇宙”。從本質上講,它說一切可能是真的都是真的。乍一看,這似乎有點像我們之前遇到的絎縫多元宇宙。根據這個假設,所有物理可能性都得以實現,因為外面有這么多東西,有這么多空間供它做事。
那些認為這“不是科學”的人處于劣勢。大型強子對撞機可以在十年內找到弦理論各個方面的直接證據
終極多元宇宙強化了這個想法:它說任何邏輯上可能的事物(由數學而不是物理現實定義)實際上都是真實的。此外,這是重要的一點,它說你不一定需要物理物質的基質來使這個實相成為化身。根據麻省理工學院物理學教授 Max Tegmark 的說法,“數學宇宙假說”可以表述如下:“所有在數學上存在的結構在物理上也存在”。Tegmark 使用了已故德國數學家大衛·希爾伯特 (David Hilbert) 提出的數學存在的定義:它“僅僅是沒有矛盾的自由”。因此,如果可能的話,它就存在。我們可以允許獨角獸出現,但不能允許武斷的、違背邏輯的魔法。
這一切是什么意思?如果我們生活在一個存在于眾多維度的無限可能性的世界里,那么試圖理解其中任何一個又有什么意義呢?其中任何一個對我們應該如何生活有絲毫影響嗎?
在大多數情況下,科學家們對這些問題沒有答案,只能重復丘吉爾的格言“繼續煩惱”。但有些人提出了一些試探性的建議。喬治梅森大學 (George Mason University) 的經濟學家羅賓·漢森 (Robin Hanson) 對博斯特羅姆的仿真論文寫了幾篇評論。他的結論相當令人沮喪:“如果我們的后代在其他條件相同的情況下,希望他們的模擬是有趣的,那么在其他條件相同的情況下,你應該希望你和你周圍的事件也具有娛樂性......搞笑、離譜、暴力、性感、奇怪、可悲、英勇......用一個詞來形容'戲劇性'。
最主要的是讓你的故事如此引人入勝,以至于人們想再次模擬你。忘掉做好人吧:道德在模擬宇宙中到底意味著什么?相反,要有趣一些——成為希特勒、耶穌或戴安娜王妃,因為它會放大你下次宇宙啟動時轉世的機會,或者當觀眾認為你的角色太有趣而無法殺死時被帶回來的機會。
也許所有這些論點最不尋常的地方在于它們是多么的可敬。英國皇家天文學家馬丁·里斯 (Martin Rees) 是多元宇宙俱樂部的全額付費會員。他的主要論點是,“我們的”宇宙似乎被可疑地微調了,以允許生命的存在,即所謂的人類學原理。即使稍微改變任何基本參數——強核力的強度或引力常數——你最終都會得到一個暗淡的宇宙,要么是輻射海,要么是黑洞。
有些人在這里看到了上帝的手。其他人說,人為原則只是選擇偏差的一個特例。想想一個非常胖、非常矮小的男人走進一家商店尋找西裝。如果這是一家小商店,如果他找到合身的西裝,他會感到驚訝。但是,如果這家商店很大,有數千套西裝,幾乎涵蓋了所有可以想象的尺寸,那就一點也不奇怪了。同樣,如果有很多宇宙可供選擇,我們不應該驚訝地發現我們生活在一個可以容納生命的宇宙中。
一些人指責多元論者是技術神秘主義,將他們的信仰寄托在基本上無法證偽的主張上。例如,要確認弦理論,需要一個參宿四大小的粒子加速器。但那些認為這“不是科學”的人卻處于劣勢。例如,大型強子對撞機有可能探測到弦理論所需的額外維度的直接證據,并提供提示,說明“我們的”引力是否是在另一個宇宙中以更高強度運行的力的弱殘余物。這可能會在十年內發生,而不是在理論上的星際迷航未來。與此同時,更好的望遠鏡可以解決我們的宇宙是否真的是“平坦”和無限的問題。
我們不應該對多元宇宙感到驚訝。每次我們觀察周圍的世界時,它都會擴大。哥白尼意識到地球并不是創造的中心。埃德溫·哈勃 (Edwin Hubble) 意識到銀河系只是數十億個星系中的一個。現在我們懷疑“現實”實際上是如此浩瀚無垠,以至于我們甚至難以理解如何描述它的參數。Brian Greene 發現這很神奇,而且顯然相當美妙。
所以,從我自己深深困惑的立場來看,我是這樣做的。但我也覺得這相當令人不安。多元宇宙中缺少一些東西:一個可以理解的意識之地。然后是這樣一種感覺,在一個所有可能性都成為確定性,任何可能發生的事情都發生的世界里,道德目的比老式的單一宇宙更加難以捉摸。如果你的邪惡雙胞胎就在那里(在一個無限的 “平面 ”宇宙中,他或她肯定在外面),那么你在永恒中做什么又有什么關系呢?半個世紀以來,科學一直在削弱人類是核心和獨特的觀點。多元宇宙用破壞球取代了鑿子。
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