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深度長文:解讀平行宇宙,讓你瘋狂的一種存在!

2024-02-12 17:02:20

按照暴脹多重宇宙的模型,我們的宇宙只是無窮多個宇宙泡泡中的一個,別的宇宙泡泡可能與我們這個宇宙有著完全不同的物理常數,例如有些宇宙的光速不是 30 萬公里/秒,有些宇宙的萬有引力常數比電磁力常數(靜電力常量)還大。

那我們就不禁好奇,在這些與本宇宙擁有不同物理常數的宇宙中,是否有可能存在生命呢?如果這個問題的答案是“有可能”,我想請你一邊看我敘述一邊思考:這會擁有什麼樣的重大意義?

有兩位物理學家兼宇宙學家就在研究這個問題,他們是美國的高能物理學家詹金斯和以色列的理論物理學家佩雷斯,他們在《科學美國人》上共同署名發表了一篇名為《到宇宙之外尋找生命》的文章。

相信你已經知道本宇宙有四種基本力:

  • 萬有引力
  • 電磁力
  • 弱核力
  • 強核力

那麼是不是必須要有這四種力才能形成類似我們這樣的宇宙呢?答案是不必。

2006 年,佩雷斯的研究團隊發現了一套物理學定律,它只依賴於自然界中的三種力,也就是不需要弱核力,居然也能夠演化出一個適合生命存在的宇宙。

在這個沒有弱核力的宇宙中,質子聚變成氦這種常見的核反應將不可能發生,因為熱核反應要求 2 個質子轉變成中子,而弱核力是這種反應的基本條件。但是,創造元素還可以透過其他途徑。

比方說,在我們的宇宙中物質的數量遠遠超過了反物質的數量,但是我們只要把控制正反物質對稱性的引數稍加改動,就足以確保大爆炸核合成能夠產生出大量的氘核。氘是氫的一種同位素,也叫重氫或者氫 2,原子核中比氫原子核多出一箇中子。這樣一來,透過一個質子加一個氘核聚變成一個氦 3 的核反應,恆星仍然能夠發光發熱。

我建議,作為科學愛好者,你不必太去追究這個過程的詳細原理到底是怎麼回事,我們相信物理學家們的研究成果就好了。

佩雷斯發現,跟我們宇宙中的同類恆星相比,這種無弱核力恆星的溫度會低一些,尺寸也要小一點。根據美國普林斯頓大學天體物理學家亞當·伯羅斯的計算機模擬,這種恆星可以持續“燃燒”大約 70 億年,能量輻射率只比太陽低幾個百分點。

而且,這種恆星也能透過一步接一步的核聚變反應,合成越來越重的元素,一直到鐵,甚至能一直合成到元素序號為 38 的鍶。有了這些重元素,那麼一顆類地行星就能形成,只不過在無弱核力的星球上,由於沒有了放射性衰變,所以行星的內部就會缺乏熱源,板塊活動和火山活動這些地質活動幾乎就不可能出現,但潮汐力仍有可能對行星的表面產生影響。

而這顆行星上的化學活動和地球上的倒是不會有本質差別,除了這顆行星上的元素週期表大概只能到 38 號,比鍶更重的元素可能不會存在,或者極其微少。但是,並沒有哪一條物理法則禁止在這樣的星球上產生我們已知的生命形式。

文章的另外一位作者詹金斯也在做著和佩雷斯差不多的研究。他們採用的方法是對標準模型中的一組引數進行微調,例如在保證有機化學過程仍然能夠發生的前提下,6 味夸克中的 3 味輕夸克的質量可以在什麼樣的範圍內變動。

他們仔細分析過這樣一個宇宙:上夸克和奇異夸克的質量大致相同,下夸克則要輕得多。這樣一來,構成原子核的就不再是質子和中子,而是中子和另外一種重子——所謂的西格瑪負超子。

呵呵,不要問我理論細節,我跟你一樣,也是看個熱鬧,這些高大上的名詞我們假裝聽懂就好了,反正先混個耳熟,聚會聊天的時候只要面不改色地侃侃而談,聽的人就會景仰得連大氣也不敢出一聲,就像我現在一樣。

詹金斯和他團隊的研究結論是:即便是這樣一個完全不同的宇宙,也可以存在氫、碳、氧的穩定同位素,因而可以發生有機化學過程。至於這些元素能否在這些宇宙裡大量形成,足以讓生命在某個地方誕生並開始進化,還需要更多的研究,但至少可能性是存在的。

讀到這裡,我剛才提出的那個問題,不知道你想好了沒有?

如果上面說的這一切都是真的,它就為我們找到了另外一種可能證實平行宇宙存在的方法。假如有一天我們收到來自外星文明的資訊,解讀資訊後我們發現這個文明所在宇宙的物理常數,或者從他們的世界構造中我們推測出他們的物理常數與本宇宙的不同,那麼這就是一個平行宇宙存在的鐵證。

你可能想問:我們怎麼可能和別的宇宙泡泡進行通訊呢?

目前有一種理論認為引力是可以穿透宇宙泡泡的,換句話說,可以用引力波與別的宇宙泡泡進行通訊。

當然,這也只是個假說,並沒有得到任何實驗資料的支援。但我一開始就說了,今天的主題是科幻素材,是幫助大家創作科幻作品的。我們不妨腦洞開得更大一點,假如來自另外一個與本宇宙物理結構不同的宇宙的外星人來到地球,他們能存活嗎?

我想,如果直接暴露在本宇宙,肯定瞬間玩完,但是如果他們用某種類似能量場一樣的保護罩將自己與本宇宙隔絕開,那或許就能夠維持穩定。好吧,這個問題先停在這裡,不再往前走了,實在太科幻了。

我們再來開一個更大的腦洞。

你看過馬特·達蒙主演、2010 年上映的科幻電影《命運規劃局》嗎?這是根據著名的科幻小說作家菲利普·迪克的一篇短篇小說改編的,在豆瓣上的評分只有 6.9 分,在科幻大片中,這是很低的分數。

網友的典型評價是這樣:

“故事本身站不住腳,來無影去無蹤,類 1984 的設計和‘自由意志’都是錶殼,動機幾乎落入唯神論,完全可以當民間神話看。”

“這哪裡是科幻片,有科幻元素嗎?瞎編得沒譜,還不如月光寶盒呢?”

說實話,我挺為它鳴不平的,同時也覺得可惜,如果導演讓我做個顧問,讓我對劇本做出一些改動,增加一些科學元素進去,或許馬上能拉高這部片子的評分。

為了節約時間,電影情節我不再贅述,反正就是一群超人能調整別人命運的故事。如果編劇能夠把平行宇宙的概念作為科學元素植入進去,那麼原本看上去完全不靠譜的神話,瞬間就能成為一部硬科幻電影。

在電影中,每個超人手裡面都有一本筆記本,開啟一看,就像是一副城市下水管道的分佈圖,男主、女主的命運就是筆記本上兩根前進的線條,線條的交叉點就是倆人相遇的時空座標。

硬科幻和軟科幻的差別就在於有沒有合理的科學解釋,哪怕再瘋狂的劇情設定,只要有合理的解釋,觀眾就會叫好。

根據埃弗裡特的多世界詮釋,我們的每一次選擇都表示是一次宇宙的分裂。而人的命運就是由無數的選擇組成的,你之所以是你,無非就是無數個記憶片段的組合,人的命運其本質就是一條記憶片段連成的線。

當你做出一個選擇時,在你自己看來是自由意志讓你做出了選擇,而從上帝視角來看,其實沒有選擇,所有可能的選擇都發生了。從上帝視角來看,作為一個記憶的主體,你就是在無數個平行宇宙中不停地切換、穿梭,每一個平行宇宙中的記憶片段連在一起,就構成了你的人生,也就是你的命運。

打個比方,我們每個人都是在玩一場跳棋遊戲,從這個平行宇宙跳到另外一個平行宇宙,每一步都有無窮多種選擇,將你跳過的路徑連在一起,形成記憶,放進你的腦子中,這就構成了一個獨一無二的你。這就從科學的角度解釋了電影中超人或者說上帝手裡面那本命運故事書的原理。

講到這裡,善於哲學思考的人可能會想,其實這還是沒勁,假如真有這樣的上帝視角,那麼即便有無窮多個命運故事,在上帝眼裡依然沒意思,因為上帝可以用無窮多個故事本記錄這無窮多個命運故事,既然是寫好的故事,那也就意味著這些故事仍然像是舊報紙,對於上帝來說沒有任何驚奇之處,不值得去幹預,或者說所有干預的結果也不過是另外一本故事書上寫好的故事而已。

你能想到這一步,真的已經很深刻了,但我還是想告訴你,事情比你想得還要複雜。一百多年前,就有個數學家證明了一件聽上去非常古怪的事情,即便上帝有無窮多本故事書,也不可能把一個人所有的命運故事都記錄下來,永遠存在他沒有記錄下來的命運故事,而且還是多了無窮多個。

可能有些人已經猜出我說的這個數學家是誰了。沒錯,他就是創立集合論、後來又被自己的集合論折磨得精神失常的偉大數學家康託。他的那個數學證明俗稱“康託的對角線證明”。

接下來,我將證明為什麼上帝也沒有辦法記錄你所有可能的命運故事。

現在我們假設你的一種命運故事就是一串無限長的數字,為什麼是無限長呢?你可能會說人的壽命有限,所以數字串的位數也應該是有限。請注意,位數不代表壽命,因為人的每一步選擇都有無數種可能性,因此人的命運故事也是無數種排列組合,我們只是給每一種命運故事一個數字串來編號,僅此而已。

現在我們又假設上帝手裡面有無限多本故事書,他想用這無限多本故事書來一一對應你的每一種不同的命運。他能做到嗎?如果我們沒學過集合論,從直覺上判斷,那應該肯定能啊,故事書有無限多本,那還有什麼不能做到的。

古怪就古怪在這個地方,下面重點來了,我們用反證法。

假定上帝已經把每一種命運和每一本故事書對應起來了,於是我們把每一個數字串縱向排列起來,就是你把每一個數字串想象成一根珍珠項鍊,每一個數字就是一顆珍珠,然後把這些項鍊排列成梯子的形狀。

現在,如果我們能創造出一個數字串,它不是這個無限長的梯子中的任何一根項鍊,那麼就等於證明了上帝即便有無限多本故事書也無法把你的命運都記錄下來。

好,怎麼創造這個數字串呢?

這樣,這個新數字串的第一位取第一根項鍊的第一顆珠子,第二位取第二根項鍊的第二顆珠子,第三位取第三根項鍊的第三顆珠子,以此類推,如果要取的這些珠子用一根線連起來的話,你會看到這根線就是這個梯子的對角線。
到這一步還沒完,因為取出來的這串數字串也有可能是和梯子中的某一根項鍊完全一樣的,但我們再做一步,就可以保證一定不一樣了,怎麼做?就是把這個新數字串的每一位數字都加 1,或者加上任何一個數字。
這樣一來,這個新數字串的第一位就和第一根項鍊的第一位一定不同,第二位和第二根項鍊的第二位一定不同,以此類推,這個新數字串就肯定不是這個梯子中的任何一根項鍊了。
證明完畢。
而且,最重要的是,這個新數字串有無窮多個。

好了,我承認,讓你馬上搞懂這麼抽象的一個證明過程,對你的要求還是有些苛刻的。

如果你沒弄懂這個證明過程,沒關係,你在網上用關鍵詞“集合論對角線證明”或者“康託對角線證明”來搜尋影片,很容易找到影片講解,如果在黑板上或者用動畫演示出來的話,這個證明過程基本上小學生也能看懂,一點兒也不難。

到這裡,我就該丟擲最後的心靈雞湯了:即便是上帝,也無法知道你全部的可能命運,更不要說算命先生了,在我們的餘生中,命運故事的可能性比無窮多還要多無窮多個。只要我們認真活著,就有比無限多還要多無限多的可能!

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