霍金的平行宇宙,未來可能穿越嗎?
時間續集接著說。人人都是平行宇宙的創世主?
上期我們說到:就在「多世界詮釋之父」徹底拋棄了他的學術怪胎之後,竟然又被另一位更加傳奇的科學大神拾起認真研究,開創了一門全新的宇宙學——量子平行宇宙。
他就是大名鼎鼎的史蒂芬·霍金。
有人說他是科學史上最富悲劇性的人物,如果不是變成「漸凍人」,也許他的成就比愛因斯坦還要大。
也有人說他是科學史上最幸福的科學大神,除了思考,什麼都不用自己干,所以擁有最多的科研時間。
不管怎樣,他是史上最神奇的科學家,身殘志堅,成就卓越,所有科研計算只能在最強大腦里完成。
神奇不僅顯現在他的誕生日,恰好是現代科學之父伽利略300年前去世的日子。
更顯現在他的學術成就上——這位被限定在輪椅上的人,思想卻遨遊於最廣袤的宇宙,探究最神秘的天體。
- 『宇宙奇點』推導大爆炸必有一個初始奇點
- 『霍金輻射』佔據黑洞領域最有開創性的學術地位
- 『量子平行宇宙』開創量子宇宙學、蟲洞的研究熱潮
- 『無邊際宇宙』拓展量子平行宇宙理論,對經典宇宙的最好詮釋
- 『虛時間』拓展宇宙奇點理論,避免奇點問題和物理定律失效
這當中,『量子平行宇宙』就是他的一大貢獻。
有趣的是,霍金是作為一個純粹的經典相對論專家,而不是量子理論專家開始入手的——從愛因斯坦的經典宇宙出發,對整個宇宙進行量子化!- 量子宇宙?
- 乍看起來,這不矛盾嗎?
量子力學,研究最小尺度的粒子世界;宇宙學,探究最大尺度的宏觀世界。到底怎麼攪合到一起?
大神就是大神。按照霍金的思考,宇宙學的終極問題只能用量子理論來解決。比如宇宙怎麼來的?為什麼宇宙演化這個樣子?宇宙物理定律為啥是這個樣子?……
霍金的新思想,就是把整個經典宇宙看成一個量子粒子,結果得出令人腦洞大開的結論。
我們處在一個直徑930億光年的可觀測宇宙里,可以看作「經典宇宙」。
不過按照量子理論,還存在著一組無限多的、量子化平行宇宙,構成了量子宇宙的波函數,遍及所有可能的宇宙。有些波函數甚至到了沒有任何生命、物理定律和我們完全不同的宇宙中。
- 一臉懵逼?到底如何理解這位大神的思想呢?
我們知道,量子理論的出發點是波函數,也就是描述微觀粒子所有可能的狀態。你不妨把它想像成一大片雷雨雲,填滿整個空間。
現在,我正坐在書房寫作,假如我通過一種神技術,能夠觀測到構成我自己的波函數,一定能看到跟我現在的樣子差不多的一團雷雨雲。不過——還會有一部分雲團可能彌散到了宇宙深空,比如到達三體星,甚至銀河系的人馬座旋臂……儘管「發配」到那些地方的可能很小很小,但概率不為0??。
- 按照量子理論的解釋,我坐在書房裡的可能性非常大,而待在三體星的可能性非常小。
- 按照經典世界常識來看,我就坐在書房裡,哪兒也沒去。連兩歲小孩也能看出來。
這不是廢話連篇嗎?等於啥也沒說。
但是,從量子世界看,所謂看得見摸得著的真實世界,其實都是由無數個基本粒子構成的,不管是我們身體大腦、iPhone X,還是時間空間、貓爪星雲……所有基本粒子都得遵循量子世界的規矩。
比如,在空間、時間中的任意一點,發現一個粒子的概率,是由概率波給出的。而這個概率波遵守一個數學方程式——薛定諤波動方程。
哪一點,波越大,在那個點找到粒子的概率就越大!
這就是說:一切都由概率說了算。
- 那為什麼我們在宏觀世界裡,既看不到也用不到這些量子態呢?
這是因為微觀尺度下的量子態實在太小太小,小到給這些粒子傳遞能量的量子(粒子間交換一份份能量,被物理學稱作【量子】),只能以本宇宙最小數值——普朗克常數單位(6.6×10^-34焦·秒)來衡量——這就是說,幾乎是用無窮小的能量,在對宏觀世界的物理定律進行修正。所以,這種被叫做量子修正的效應,你當然可以完全無視了。
- 問題又來了,為什麼霍金要研究量子平行宇宙?
霍金引入的量子平行宇宙,絕不僅僅是為了以上這點表述。其實,他學術目的有幾個:關乎『宇宙奇點』『無邊界宇宙』……還有就是試圖證明我們生活的經典宇宙,是獨一無二的,也是穩定的。
而不是像溫伯格說的「弱人存原理」,或者構想戴森球的戴森所解釋的「強人存原理」,包括霍金在內的多數科學家認為,這不是什麼科學原理,當然沒資格解釋我們這個宇宙。
▲我們看到,在霍金的宇宙波函數中,波函數最有可能集中在我們宇宙周圍。之所以我們生活在經典宇宙里,是因為這個宇宙最有可能擁有最大的概率。
不過,波函數選擇鄰近平行宇宙的概率也存在,只是很小罷了,但並不為0??。
這就意味著,宇宙之間的轉移是有可能的。
- 宇宙間轉移?如何才能連接平行宇宙呢?
大開腦洞,才是霍金的最愛。根據量子平行宇宙模型,蟲洞正是連接這些平行宇宙的通道。蟲洞不斷地把我們的經典宇宙,跟萬萬億個平行宇宙連接起來。
遺憾的是,這些蟲洞尺寸太小,小到宇宙間最小長度——普朗克尺寸1.616×10^-35 米。
要知道,原子的尺度是10^-10 米,原子核的尺度是10^-15 米,而普朗克長度比原子核還小20個數量級。
什麼概念?如果把普朗克長度放大到一個大頭針針尖那麼大,那麼大頭針竟有宇宙那麼大!
這個尺度——對於想要穿越平行宇宙的人類來說,的確小???不能再小。
那麼到底有沒有可能實現時間旅行呢?
時間到底是什麼?且看續集。
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