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1000的阶乘(平行世界和多元宇宙是一回事吗?它们有啥区别?)

关于宇宙比较有趣、略带神秘色彩的话题是,我们感受到的现实可能不是唯一的版本。也许还有其他的宇宙,甚至可能有不同版本的我们,不同版本的历史以及不同版本的结果,一个各种各样的多元宇宙。今天我们就聊下多元宇宙和平行世界的区别,为什么我们认为多元宇宙存在,而平行宇宙只存在于科幻小说之中?

我们自己的宇宙

但是,不管我们在地球的位置上看到了什么?例如:各个方向上星系都是远离我们,各个方向宇宙看起来都是一样的。但这并不意味着我们处在一个有限宇宙的中心。而事实的情况恰恰相反。

空间的膨胀给了我们一个丰富的宇宙,其充满了许多代的恒星,一个残留辐射的超冷背景,星系离我们越远,膨胀得越快,而我们能看到的距离是有限的。这个极限是由大爆炸那一刻起,光所能传播的距离决定的。

通过观测,我们可以测量一些不同的量,包括宇宙的空间曲率,它在温度和密度上有多平滑和均匀,以及它是如何随时间演变的。

从理论上讲,我们可以把大爆炸推回到一个任意高温,稠密,膨胀的状态,但我们发现宇宙并没有在早期变得无限热和稠密,相反,在大爆炸之前,宇宙还经历了暴胀时期,并且创造了大爆炸的初始阶段。

有关暴胀理论的更多信息,大家可以在头条APP中搜索「暴胀理论」,看它是如何诞生大爆炸的初始状态的。

很显然,我们的宇宙并没有永远的以这种方式膨胀,因为你现在正在玩手机(意思是如果我们宇宙一直这样膨胀,就不产生任何物质结构,当然也不会有我们),所以暴胀必须结束,大爆炸才会发生。我们可以把宇宙暴胀想象成:在一个非常平坦的山顶上,就像一个球慢慢地滚下来。只要这个球保持在接近山顶的地方,慢慢滚动,暴胀就会继续,宇宙就会呈指数级膨胀。然而,一旦球滚入山谷,膨胀就结束了,这种滚动行为导致能量消散,将空间本身固有的能量转化为物质和辐射,将我们从一种膨胀状态带入热大爆炸。(下图上)

在我们开始了解暴胀之前,有几件事值得一提:

  • 暴胀不像一个现实中的球(经典场),而更像一个随着时间扩散的波,一个量子场。而这个量子场会导致更多的空间区域发生暴胀。
  • 这意味着,随着时间的推移越来越多的空间发生暴胀,某些地区,在概率上,暴胀会结束,而其他地区暴胀会继续。
  • 暴胀结束的区域会产生大爆炸和一个像我们这样的宇宙,而没有发生大爆炸的区域会继续暴胀更长时间,它们结束时也会发生大爆炸!
  • 随着时间的推移,由于膨胀的动力,暴胀结束的两个区域将不再相互作用或碰撞(也就是没有任何的联系);因为暴胀没有结束的区域会在它们之间扩大,把它们彼此分开。这样就产生了更多的,彼此分离、没有因果关系的宇宙,我们称为多元宇宙。

暴胀可能在任何给定的时间在任何一个区域的50%以上结束(用红色的X表示),但仍有足够多的区域会继续暴胀下去,不会有两个宇宙发生相互作用。

总的来说,暴胀理论完全支持多元宇宙的存在!那么在另一个世界里,有没有可能有这样一个宇宙,那里发生的一切都和我们这个世界完全一样,只是你无意中做了一件不同的小事,结果就导致了你的生活变得非常不同?这就是我们常说的平行世界。

平时世界有可能吗?

在那个世界里,你勇敢、果断,敢于直面任何困难和恶霸?

这是一个令人惊奇的概念:宇宙是为每一种可能的结果而存在的。也就是说所有非零概率的事件都是真实存在的。

为什么这么说呢?当然,如果宇宙一直呈指数级膨胀,不仅仅是一瞬间,而是138亿年,或者大约4×10^17秒,那么我们说的是一个巨大的空间体积!尽管宇宙中有暴胀结束的区域,但宇宙的大部分体积都是由暴胀尚未结束的区域所控制的。

每个宇宙中都有10^90个粒子,我们需要让它们在138亿年的时间里都有完全相同的相互作用的历史,这样我们才能得到一个与我们的宇宙完全相同的宇宙。对于一个有10^90个量子粒子的宇宙来说,要想两个宇宙的结果一样,这是一个很可怕的问题,在138亿年的时间里,这些粒子在10^10^50个宇宙中如何相互作用的?例如,我们在上面看到的数字就是1000!(10^3 !)或者1000的阶乘,它描述了任意时刻1000个不同粒子的排列顺序。注意,这个数(10^3)!要比(10^1000)大得多!

但是宇宙中不是1000个粒子,而是10的90次方。每次两个粒子相互作用,不仅会产生一种可能的结果,而是会产生一个完整的量子谱。所以宇宙中粒子相互作用的可能结果远不止是(10^90)!,这个数字比10^10^50这个微不足道的数字大了很多倍。

即使不考虑基本常数、粒子和相互作用可能有无数个可能值的问题,事实是,可能结果的数量增长得速度,远远快于宇宙数量的增长!除非暴涨已经存在了无限的时间,否则就没有一个平行宇宙与我们的宇宙相同。只有无限的时间,才会造就无限的可能。

理论支撑多元宇宙,但平行宇宙有点不可能

多元宇宙是物理学、哲学的交叉点,也是物理知识的极限,有存在的可能,其意义就是,这些宇宙和我们的宇宙没有因果关系,我们就可以说宇宙是一个多元的宇宙。虽然平行宇宙仍然是探索可能性的沃土,但我们目前对平行宇宙的理解是,它仅存在于科幻小说中。


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