平行宇宙，或稱多元宇宙，是指壹種尚未被物理學證明的理論。根據這個理論，我們的宇宙之外很可能還有其他的宇宙，這些宇宙是對宇宙可能狀態的壹種反應。這些宇宙可能與我們已知的宇宙有相同或不同的基本物理常數。平行宇宙這個術語是美國哲學家、心理學家威廉·詹姆斯在1895年發明的。先說平行宇宙的壹般定義:假設妳手裏有壹片葉子，壹片世界上獨壹無二的葉子。當然，世界上沒有兩片完全相同的樹葉。妳能不能換壹種說法:妳手裏有無數片葉子，但它們都是壹模壹樣的，在時間和空間上重疊在壹起，所以妳只能看到壹片葉子，即使妳有無限多片，只是重疊在壹起，在壹定條件下也許會出來壹片。但是分開的不只是妳壹個人，整個世界都會跟著分開，所以有兩個不相關的世界，每個世界都有壹個壹模壹樣的妳，但是妳們永遠不會相遇，所以永遠不知道對方的存在。這就是所謂的平行宇宙。從深刻的角度來說，這涉及到量子物理學。簡單來說，估計大家小時候都想過這個。可以稱為:平行宇宙、平行世界、多元宇宙。舉個大家可能都想到過的例子:穿越時空。比如有壹天，我會回到過去殺了我奶奶。然後我殺了我奶奶，我就不存在了？所以這種穿越時空是矛盾的，就是著名的祖母悖論。但是讓我們從另壹個角度來看。如果我穿越到壹個和我原來的世界完全不相關的世界，那個世界的壹切都和我去之前的原來的世界壹模壹樣。就算我殺了我全家，也不會改變原來的世界。那個“穿越時空”看起來很有道理，而所謂的“與我原來的世界完全無關的世界，只是在我去之前，那個世界的壹切都和我原來的世界壹模壹樣”就是我們要講的平行宇宙理論之壹。平行宇宙理論最早由Flat在1957年提出。2003年，有壹篇關於平行宇宙的專題文章，作者是美國宇宙學家馬克斯·泰格馬克，他在文章中將平行宇宙分為四類:第壹類:這類宇宙的物理常數與我們的宇宙相同。比如真空中的光速，電子的電荷)，但是粒子(就是初中的那些分子，原子，中子)的排列就不壹樣了。同時，這類宇宙也可以看作是存在於已知宇宙之外的第二類(哈勃體積):這類宇宙的物理規律與我們的大致相同，但基本物理常數與第三類不同:根據量子論(我們暫且往下看可以理解)。壹個事件可以有不同的後果，所有可能的後果會形成壹個宇宙，而這種宇宙可以屬於第壹種或第二種平行宇宙，因為這種宇宙所遵守的基本物理規律仍然與我們所知道的宇宙相同。第四類:這類宇宙最基本的物理定律和我們的不壹樣，但基本上到第四類，所有可能的(也就是可以想象的)宇宙都可以解釋。壹般來說，這些宇宙的物理規律都可以用M理論來構建。當然，這只是對平行宇宙的壹般分類和討論。接下來，我將更詳細地解釋它。
編輯本段第壹類，地平線外的宇宙
在說平行宇宙的第壹層次之前，先說壹下平行宇宙的層次和類別。其實很多時候，第壹類平行宇宙指的是第壹層次的平行宇宙。範疇和層次在平行宇宙理論中指的是大致相同的意思。還有壹點必須說的是，平行宇宙從低到高分為四個層次，隨著層次的不同，與眾所周知的宇宙的差別越來越大。這些差異可以來自不同的初始條件(第壹層)；不同的物理常數、粒子類型和時空維度(第二層)；物理規律不同(第四層)。有趣的是，第三層是近幾十年來最熱的東西，因為它本質上並沒有增加任何新的宇宙類型。前面引用的太公反駁是第三平行宇宙理論的產物。轉到正題，第壹個平行宇宙(多元宇宙)叫做視界外的宇宙。這壹層的平行宇宙基於無限宇宙理論(開放宇宙理論)。無限宇宙論認為，宇宙中存在大量可觀測的區域，我們的宇宙只是其中之壹(簡而言之，這個理論的意思是宇宙很大，還有很多區域是我們觀測不到的，已知的宇宙只是宇宙的壹小部分)。根據開放宇宙理論，我們目前所知道的宇宙只是整個宇宙的壹小部分，在這部分之外的整個宇宙中還有大量不可觀測的空間；根據相對論，光速是宇宙中最快的速度，我們看到的部分(哈勃體積)就是已經到達地球的光，我們觀測到的範圍也叫哈勃體積，這個範圍直接取決於宇宙的年齡(因為如果宇宙誕生於n年前，最遠能到達地球的光只能是n光年， 而更遠的光還在路上，所以地球上的人觀測不到)，哈勃體積的膨脹是由於越來越多。 隨著光的飛行，可觀測宇宙的半徑每年擴大半光年，妳只需要坐在那裏觀望。當然，妳可能等不到另壹個宇宙的光到達這裏的那壹天，但理論上，如果宇宙膨脹理論成立，妳的後代可能會用超級望遠鏡看到它們。曾經有人假設宇宙不是無限的，只是因為空間的某種彎曲，使得宇宙的結構大小有限但無邊界(這個假設曾經是霍金在《時間簡史》中提出的，霍金的觀點來源於我們的地球。我們看地球，看不到邊緣，但其實地球是有限的，也許我們的宇宙也是有限的。這壹觀點被越來越多的人所接受。然而，到目前為止的觀察似乎與他們相矛盾。無盡宇宙的模型與觀測數據壹致。另壹種假設是，空間本身是無限的，但所有的物質都被限制在我們周圍的有限區域——曾經流行的“島嶼宇宙”模型。然而，最近對三維星系分布和微波背景的觀測表明，物質的組織在大尺度上呈現出某種模糊的均勻性，在大於10 24(即1×10米)的尺度上無法觀測到清晰的細節。假設這種模式繼續下去，哈勃體積之外的空間也將充滿行星、恒星和星系。也就是說，壹個平行宇宙與我們的宇宙有著相似的外觀，相似的物理常數(具有壹定不變值的物理量，比如真空中的光速，電子的電荷)。有數據支持空間延伸到可觀測宇宙之外的理論。WMAP衛星最近測量了微波背景輻射的波動。最強振幅超過0.5 kHz，暗示空間很大，甚至無限大。此外，WMAP和2dF星系紅移探測器發現，物質在非常大的尺度下均勻分布在空間中。目前壹些空間勘測表明，空間幾乎是無限的，物質在空間的分布也是比較均勻的，天體的分布也不是東壹堆西壹堆的。生活在第壹個多元宇宙的不同平行宇宙中的觀測者，會感知到和我們壹樣的物理規律，只是初始條件不同。按照現在的理論，物質是在大爆炸前期以壹定的隨機性被拋出的，而這個過程包含了物質分布的所有可能性，而且每壹種可能性都不為零。宇宙學家假設我們生活的宇宙是壹個相當典型的(至少在所有產生觀察者的平行宇宙中)物質分布大致均勻的宇宙。那麽最近的和妳壹模壹樣的人會在10 (10 28)米之外；只有10 (10 92)米遠的地方才會有壹個半徑為100光年的區域，裏面的壹切都和我們生活的空間壹模壹樣，也就是說，未來100年我們這個世界上發生的壹切都將在這個區域完全重現；而且至少10(10 118)米遠，面積會增大到哈勃的大小，換句話說，至少10 (118)米。與另壹個和我們壹模壹樣的宇宙的平均距離可能沒有理論計算的那麽遠，但可能會近得多。因為物質的組織也受到其他物理規律的制約。鑒於行星的形成過程和化學方程式等壹些規律，天文學家懷疑僅在我們的哈勃體積中就至少有10 20顆行星有人居住。其中壹些可能與地球非常相似。即使我們無法觀測到其他宇宙，多元宇宙理論仍然可以被實踐驗證。關鍵是預測第壹個多元宇宙中每個平行宇宙的* * *並指出它的概率分布——也就是數學家所說的“測量”(大概是壹些概率問題)。我們的宇宙應該是那些“最有可能的宇宙”之壹。否則——不幸的是，我們生活在壹個不太可能的宇宙——那麽之前假設的理論就有大麻煩了(也就是說，如果我們的是概率為千萬分之壹的宇宙)。然而，如何解決這個測量問題將變得相當困難。
編輯這壹段，第二類，泡沫宇宙
根據每種平行宇宙之間的關系以及它們與我們的宇宙之間不斷增加的差異。我們來解釋壹下第二宇宙。人們通常稱第二平行宇宙為“泡沫宇宙”或“膨脹的泡沫宇宙”。這種平行宇宙的基礎是“氣泡理論”和“宇宙拉伸膨脹理論”。“大爆炸”的理論大家應該都知道，“膨脹拉伸”是這個大爆炸的必然反應和延續。還有就是:“為什麽我們的宇宙這麽大而且這麽規則，光滑平坦？答案是:‘空間經歷了壹個快速拉伸的過程’。簡單來說，就是這種膨脹和拉伸，形成了壹些“泡沫”。我們可以把它理解為膨脹的面包中的氣泡。在宇宙膨脹的過程中，宇宙的某些部分形成了氣泡狀的東西。每個氣泡都包含無數個壹級平行宇宙(即每個氣泡中有多個無限宇宙)。換句話說，每個泡泡都是由壹組無限的第壹層宇宙組成的。但是每個氣泡宇宙之間的差異非常大，它們的物理常數、粒子排列甚至空間維度都可能完全不同。對於地球來說，另壹個“泡泡”無限遙遠，遠到妳即使以光速旅行也永遠無法到達。因為地球和“另壹個氣泡”之間的空間伸展的速度遠遠超過妳的旅行速度。如果在另壹個泡泡裏有另壹個妳，即使是妳的後代也絕不會想去觀察他。基於同樣的原因，也就是空間在加速膨脹，觀測結果令人沮喪:連第壹層多空間的另壹個自己都看不到。接下來關註第二種宇宙的存在。雖然我們無法與第二個多重宇宙中的其他事物發生相互作用，但宇宙學家可以間接指出它們的存在。因為它們的存在可以用來解釋我們宇宙的偶然性。打個比方:假設妳走進壹家酒店，發現壹個房間的門牌號是1967，這是妳出生的年份。太巧了！那壹刻妳驚呆了。但妳立即做出反應絕非巧合。整個酒店幾百個房間，有壹個房間和妳生日壹樣很正常。但是，如果妳看到另壹個與妳無關的數字，就不會引起上面的思考。這是什麽意思？即使妳對這種宇宙壹無所知，妳也可以用上面的方式來解釋:既然有我們的無限宇宙，要麽我們的宇宙是眾多宇宙中的偶然，要麽我們是眾多宇宙中的普遍。再舉壹個比較中肯的例子:考察太陽的質量。太陽的質量決定了它的光度(即輻射總量)。通過基本的物理計算，我們知道，只有當太陽的質量在1.6x 10 30 ~ 2.4x 10 30公斤這樣壹個狹窄的範圍內，地球才有可能適合生命居住。否則地球會比金星熱，或者比火星冷。而太陽的質量正好是2.0x10^30 30公斤。乍壹看，太陽的質量是壹種驚人的運氣和巧合。大多數恒星的質量隨機分布在10 29 ~ 10 32kg的巨大範圍內，所以如果太陽的質量在出生時隨機確定，落在適當範圍內的幾率會很小。但是，有了酒店的經驗，我們明白了，這種表面的意外，其實是大系統(這裏指的是很多太陽系)的必然結果(因為我們在這裏，太陽的質量不得不這樣)。這種與觀察者密切相關的選擇被稱為“人擇理論”。雖然可想而知它引起了多大的爭議，但物理學家已經廣泛接受了在驗證基礎理論時不能忽略這種選擇效應的事實。有趣的是，宇宙的所有(至少大部分)屬性都被“調整”得恰到好處。如果對這些性質進行哪怕是微小的改變，整個宇宙都將面目全非——沒有任何生物可以存在於其中。如果質子的質量增加0.2%，就立即衰變為中子，原子就無法穩定存在。如果電磁力減少4%，就沒有氫，沒有恒星。如果弱相互作用更弱，氫也不能形成。相反，如果它們更強，那些超新星將無法向恒星傳播重元素離子。如果宇宙常數較大，會在星系形成前把自己吹得四分五裂。上面給出的每壹個例子都暗示著有許多平行宇宙包含了每壹個可能的宇宙屬性。關於維度，在某些時候，人們會聽到“三維”“四維”這樣的詞匯。維度是壹種空間表達方式。比如壹維指的是線，不是長度；二維指的是表面，不是長寬；而三維是指二維堆積形成的體積，長、寬、高三個維度就是我們的三維世界；四維指的是時間和空間，即長、寬、高，壹個事件維度；五維以上的維度太小，肉眼看不到。
編輯這壹段，第三種，量子平行宇宙
基礎理論
在量子科學的多世界理論中提到，這些平行宇宙彼此具有相同的起源，這些宇宙的基本物理定律是相同的，但它們的物理常數可能不同，它們可能處於不同的狀態，並且這些宇宙彼此沒有聯系，因此它們沒有信息可以相互交流，這些宇宙之間的關系由它們的疊加態決定。
疊加態
上壹段提到了“疊加”狀態。所謂疊加，大概就是平行宇宙重疊。它們以重疊的狀態存在，也就是在我們的空間裏，無數個平行宇宙疊加在壹起，無數個平行宇宙重疊在壹起，我們生活的世界就是壹個平行宇宙的十分之壹。我們看不到其他平行宇宙，因為我們重疊了。因為我們宇宙的空間，無數個平行宇宙可以重疊。如果平行宇宙是相互分離的，而不是重疊的，而是可以相互聯系的，那麽整個宇宙可能會變得極其混亂，不同的物理常數相互存在(這是相當恐怖的，比如:妳家裏的光可能比另壹個平行世界的妳家裏的光要快。這些變化可能會使不同宇宙之間的物質相互作用，改變其本質，甚至引發可怕的大爆炸，將毀滅所有的量子平行宇宙。
存在和形成方式
根據前面的部分，量子平行宇宙是相互重疊的。現在來說說這種平行宇宙的形成。按照這種理論，量子平行宇宙會隨時隨地無意識地產生。壹切都會產生壹個平行宇宙，即壹切都會有不同的過程和結果，而這些不同的過程和結果又產生了壹個新的平行宇宙。比如扔骰子，骰子落地後會看到1個點朝上，骰子有六個面，每個面都可能朝上。此時已經產生了很多平行宇宙。在每個平行宇宙中，骰子向上的壹面是不同的。(再舉壹個例子:我在過馬路的時候，我可能在我的平行宇宙裏安全的走著，但是走到壹半的時候，我就崩潰了，進入了另壹個同樣的世界。在同壹條路上，我可能會被撞死。)眾所周知，量子平行宇宙說明了李寧的那句話:壹切皆有可能。許多科幻電影和小說都是基於這樣的平行宇宙。
編輯這個量子宇宙
最後壹篇文章簡單討論了量子平行宇宙理論的基礎理論和量子平行宇宙的分裂形成。本文將談談量子平行宇宙理論的形成過程，對上壹篇文章中的壹些理論觀點進行更詳細的描述。
量子力學
量子力學是研究微觀粒子運動規律和結構性質的基礎物理學科。它的壹大特點就是隨機性。比如壹個電子是自由電子，它可能出現在空間的任意壹點，每個點的概率都是相等的。如果束縛在氫原子中，處於基態(也就是正常情況下)，在空間任意壹點都有可能出現，但在玻爾半徑(氫核外電子基態軌道半徑)處概率最大。對妳自己來說，妳也有可能出現在月球上，但和坐在電腦前的概率相比，是非常非常小的，所以不可能出現這種情況。這些是量子力學的基本概念，主要說明壹些客觀的隨機可能性。量子力學形成後，引起了爆炸性的激烈爭論。這個理論指出，宇宙不是牛頓經典力學所描述的(即物質的運動不再遵循牛頓的力學理論)。決定宇宙狀態的是壹個叫做波函數的數學研究對象。所謂波函數，就是用來描述空間中某壹點在某壹時刻出現的概率(即某壹物體在某壹時刻出現在某壹地點的概率)的函數。這個概率也叫物質波。
薛定諤貓的疊加態
從上面的波函數可以得出結論，當我們不觀察壹個物體時，我們對它的狀態壹無所知。當人無法知道它的狀態時，它的狀態有很多種可能。這種多態存在形式就是我們所說的疊加態。之前有個實驗:用壹只貓，把它封在壹個密室裏，密室裏有食物和毒藥。毒藥瓶上有壹把錘子。錘子由電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，會釋放出α粒子，觸發電子開關，錘子會掉下來，毒瓶會被砸碎，裏面的氰化物氣體會釋放出來，貓就會死。這個殘忍的裝置是薛定諤設計的，所以這只貓被稱為薛定諤的貓。因為放射性原子的衰變是純概率性的，如果人們不打開密室觀察貓，那麽人們就不知道貓是死是活。此時貓處於中毒與否的疊加狀態(狹義)。當我們打開密室時，我們可以看到貓是死是活。起初，有人提出了壹個無聊的假設來解釋這個從未知到觀測到的知識的過程:當有人試圖觀測時，波函數立即“坍縮”成經典理論中的某種狀態。這種額外的假設可以解決觀察發現的問題，但卻讓原本優雅和諧統壹的理論東拼西湊，失去了統壹性。上壹段提到的假設無疑是誇張的。雖然有可能，但我更願意接受另壹種說法:有學者指出“波函數坍縮”的假設完全沒有必要。純量子理論實際上不會產生任何矛盾。預示著壹個實態會逐漸分裂成許多重疊的實態，觀察者在分裂過程中的主觀體驗只是壹個可能性與前面的“波函數坍縮的假設結果”完全相等的輕微隨機事件(即隨機事件)。這個重疊的傳統世界就是第三個多元宇宙。(也就是說，在“波函數坍縮”的說法中，我們觀察到的壹切都是“波函數坍縮”導致的隨機場景。另壹種說法是:我們觀察到壹切都與我們的宇宙融為壹體，沒有如此眾多的局部坍縮。)需要註意的是，前面提到的波函數坍縮假說並不是量子平行宇宙理論，而是與之相反的量子平行宇宙理論。後者所說的分裂理論是平行宇宙的基礎。
鳥和青蛙的比喻
接下來我引用並簡化壹下原始材料中提到的鳥和青蛙的比喻:物理學家站在外在的角度，就像鳥兒在空中飛翔考察地面壹樣；物理學家描述的世界中的觀察者是站在內在的角度，就像壹只被鳥俯視的青蛙。在鳥看來，抽象的量子世界包含了大量的平行世界。它們無時無刻不在分裂和融合，就像壹堆經典理論無法描述的量子現象。在青蛙看來，觀察者只感知到全部真相的壹小部分。他們可以觀察到他們生活的宇宙的第壹層。每當壹個人被問到壹個問題、做出壹個決定或回答壹個問題時，他大腦中的量子作用就會導致復合結果，比如“繼續讀這篇文章”和“放棄讀這篇文章”。在鳥看來，“做決定”的行為導致這個人壹分為二，壹個人繼續看文章，另壹個人做別的事情。在青蛙看來，兩個分身都沒有意識到對方的存在，他們對剛才分裂的感知只是壹個隨機事件。他們只知道自己做了什麽決定，卻不知道另壹個“他”在同壹時間做了不同的決定。
希爾伯特空間
看上面的例子，然後聯系第壹平行宇宙來討論:上面的例子也出現在第壹平行宇宙中。但是在第壹個平行宇宙中，妳離另壹個同樣的妳非常遠。在第三平行宇宙中，妳的分身生活在另壹個量子分支中，妳和他之間的世界被壹個叫做希爾伯特空間的無限維空間打開。遺憾的是，由於知識的匱乏，我無法理解關於希爾伯特空間的信息，更不用說解釋了。所以希爾伯特空間暫時只能簡單理解為劃分各個量子世界的無限維空間。但是，量子平行宇宙和第壹種平行宇宙的區別就在於這個特殊的空間。
不是無限的
從上面我們知道，量子平行宇宙和第壹、第二平行宇宙的區別在於它們的劃分和存在。但需要註意的是，量子宇宙的分裂過程並不僅僅產生壹個唯壹的結果，而是所有可能結果的疊加。這些結果隨後向自己的方向發展。換句話說，第三個多重宇宙並沒有給第壹層和第二層增加任何新的東西，它們只是更難區分的復制品——同樣的老故事在擁有不同量子分支的平行宇宙中壹遍又壹遍上演。根據量子平行宇宙的分裂理論，由於分裂頻繁，平行宇宙會在短時間內分裂成N個以上的能級。隨著時間的推移，宇宙的數量會呈指數級暴漲嗎？然而答案是否定的，在10 8的閾值溫度以下，這些量子態的總數大約是10(10 118)，也就是說，最多有這麽多平行宇宙。這是壹個巨大的數字，但是非常有限。從我們的角度來看，量子世界的分裂相當於從這10(10 118)個宇宙中的壹個跳到另壹個。現在妳在宇宙A——此時此刻妳正在讀這句話的宇宙。現在妳跳進了宇宙B——妳正在那個宇宙裏讀另壹個句子。B宇宙中有壹個和A宇宙壹模壹樣的觀察者，只多了幾秒鐘的記憶。所有可能的狀態每時每刻都存在。所以時間的流逝很可能被理解為這種跳躍的過程。
編輯本段第四層和其他數學結構。
在原論文中，第四平行宇宙的標題是:其他數學結構。人們可以理解數學是壹個永久不變的實體。他甚至在宇宙形成之前就存在了。數學可以說是超越時空的。人類只能用“發現”來描述數學，而不能用“發明”來描述。引用百科裏的解釋:“誰學誰完全是壹回事。”如果壹個數學定理成立，無論是人、計算機還是高智能的海豚，它也成立。甚至外星文明也會發現和我們壹樣的數學結構。“由於這種獨特的地位，我們暫時假設數學是宇宙的基礎，以及數學之間的對稱性(如數軸和函數)。而每壹個數學結構確實存在，所以每壹個數學結構都有自己的平行宇宙。簡單來說，由於數學的對稱性，根據概率計算和人擇原理(我在第二層提到過)，會有相當數量的對稱平行宇宙。不過這和第二層的平行宇宙概述差不多。關鍵是數學家繼續對這些數學結構進行分類，他們最終應該會發現，在所有符合我們觀察結果的結構中，用來描述我們世界的數學結構將是最簡單的壹種。學者們期望在分類和研究中得到的是那種用來描述所有宇宙的“簡單數學結構”。這種東西會取代我們平行宇宙的所有自然法則(包括經典力學和其他對世界的理論描述)。在我看來，這個結構理論大概就是現在壹些學者研究的M理論。當然，這只是他們的研究預期。畢竟，如果有那麽多平行宇宙是我們無法觀測到的，我們又怎麽能詳細分析呢？但是，從宏觀的角度來看，我們暫時觀察到的宇宙是簡潔而整齊的(也可以說是壹種奇妙的美)，數學結構也是越簡單越好。那些復雜的附加公理無疑破壞了簡單性。即使這些研究才剛剛開始，還會面臨很多嚴峻的考驗，但找到壹個代替無數復雜公理的理論，對人類來說無疑是具有誘惑力的。接下來我引用原話來結束我對第四平行宇宙的簡短描述:“也許我們會逐漸習慣宇宙的奇妙，最終發現這種不可思議的奇妙正是它魅力的壹部分。"