平行宇宙是否存在？原來是怎么回事！

我們在不少科幻小說和科幻電影中都會(huì)看到平行時(shí)空這樣的概念，意思是說，在世界上存在著另外一個(gè)宇宙，那個(gè)宇宙中也有一個(gè)你，只不過你們彼此無法感知到對方的存在，因?yàn)槿祟愂侨S生物，而平行宇宙實(shí)際上屬于四維空間。也有不少人會(huì)認(rèn)為，夢境實(shí)際上反映了平行宇宙中那個(gè)自己的經(jīng)歷。

Tips：科學(xué)的幻想，即根據(jù)有限的科學(xué)假設(shè)，在不與人類最大的可知信息量（如現(xiàn)有的科學(xué)理論，有據(jù)可考的事件記錄）沖突的前提下，虛構(gòu)可能發(fā)生的事件。

除此之外，當(dāng)人們遇到一些無法用現(xiàn)有科學(xué)知識來解釋的現(xiàn)象時(shí)，往往就會(huì)將它與平行宇宙或是地外文明聯(lián)系起來。比如曾經(jīng)在河北出現(xiàn)的“南天門”現(xiàn)象，就被人們認(rèn)為是平行宇宙存在的證據(jù)。那么，平行宇宙真的存在嗎？

平行宇宙的相關(guān)理論

最簡單的多元宇宙理論認(rèn)為，因?yàn)橛钪鏌o限大，所以有多元宇宙存在的可能。我們并不知道宇宙是不是無限的，但我們不能排除這種理論的真實(shí)性。如果是這樣，那我們必須將其劃分為一個(gè)個(gè)無法看到彼此的、拼湊而成的區(qū)域。這僅僅是因?yàn)檫@些區(qū)域相距太遠(yuǎn)，光線無法穿過這樣遙遠(yuǎn)的距離。我們的宇宙只有138億年的歷史，所以任何距離超過138億光年的區(qū)域都不在考慮范圍內(nèi)。也就是說，這些區(qū)域是獨(dú)立的宇宙。

Tips：在各種多重宇宙論中，一個(gè)宇宙是一個(gè)尺度更大的多重宇宙的組成部分之一，各個(gè)宇宙本身都包括其所有的空間和時(shí)間及其物質(zhì)。

但它們不會(huì)一直保持這樣的狀態(tài)，最終光會(huì)跨越這道鴻溝，所有的宇宙最終會(huì)合并。如果我們的宇宙真的包含無數(shù)像我們這樣的“島嶼宇宙”，擁有同樣的物質(zhì)、恒星和行星，那么在那里也一定有一個(gè)與地球相同的世界。按照同樣的邏輯，在更遠(yuǎn)的地方有一個(gè)與我們完全相同的可觀測宇宙。這個(gè)距離可以估計(jì)為大約10的10次方到118次方米。

第二個(gè)多元宇宙理論源于宇宙大爆炸理論。根據(jù)大爆炸的主要觀點(diǎn)，宇宙最初是一個(gè)無限小的點(diǎn)，然后以難以置信的速度膨脹成一個(gè)滾燙的火球。在這種膨脹開始后的幾分之一秒內(nèi)，它膨脹的速度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光速，這種膨脹被稱為“超光速膨脹”。

Tips：超光速膨脹，英文名稱superluminal expansion，是在視覺上，類星體部分區(qū)域擴(kuò)張的速率超過光速的現(xiàn)象。

然而，這種原始狀態(tài)會(huì)被微小的機(jī)會(huì)變化所擾亂，而這種變化也會(huì)被超光速膨脹摧毀。這些波動(dòng)現(xiàn)在保存在宇宙微波背景輻射中，即大爆炸的微弱余輝。這種輻射遍布整個(gè)宇宙，但并不是完全均勻的。幾個(gè)裝載在衛(wèi)星上的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)詳細(xì)地繪制了這些變化，并將它們與膨脹理論預(yù)測的結(jié)論進(jìn)行了比較，結(jié)果具有令人難以置信的匹配度，這證明宇宙中的確發(fā)生了超光速膨脹。

Tips：背景輻射CMB, cosmic microwave background，又稱3K背景輻射。是宇宙學(xué)中“大爆炸”遺留下來的電磁波輻射，是一種黑體輻射（熱輻射）。

這表明我們已經(jīng)能夠理解大爆炸是如何發(fā)生的，在這種情況下，我們可以推測，是否宇宙中發(fā)生過不止一次大爆炸。目前的觀點(diǎn)認(rèn)為，大爆炸發(fā)生在一個(gè)普通的空間中，這里不包含物質(zhì)，但充滿能量，被稱為“假真空”。然后它像一個(gè)不斷擴(kuò)大的泡沫一樣增長。但根據(jù)這個(gè)理論，假真空也應(yīng)該經(jīng)歷一種膨脹。與此同時(shí)，其他“真正真空”的泡沫宇宙可能會(huì)出現(xiàn)。這種情況被稱為“永恒膨脹”，說明有不止一個(gè)、甚至可能無限多的宇宙一直在不斷出現(xiàn)。但是我們永遠(yuǎn)都無法與這些宇宙產(chǎn)生聯(lián)系，因?yàn)樗鼈円恢痹谝猿焦馑俚乃俣扰蛎洝?/p>

Tips：假真空是一個(gè)理論上的空間區(qū)域,它可以以氣泡的形式存在。在表面張力的作用下,假真空的壁面可以通過從宇宙中借來能量而膨脹,這個(gè)過程稱為隧道效應(yīng)。

另一種多元宇宙理論是由加拿大滑鐵盧周邊理論物理研究所的李·斯莫林提出的。1992年，他提出，宇宙可能會(huì)像生物一樣繁殖和進(jìn)化。在地球上，自然選擇是按照優(yōu)勝劣汰的原則進(jìn)行的，生物為了適應(yīng)環(huán)境也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的演變，例如快速奔跑或?qū)ι粗浮Ｋ鼓终J(rèn)為，在多元宇宙中，可能存在一些有利于宇宙“進(jìn)化”的壓力，他稱之為“宇宙自然選擇”。

Tips：李·斯莫林,美國理論物理學(xué)家,圓周理論物理研究所Perimeter Institute for Theoretical Physics教授,滑鐵盧大學(xué)物理學(xué)副教授,多倫多大學(xué)哲學(xué)系研究生院院士。

斯莫林的想法是，“母”宇宙可以生出“子”宇宙，并且，子宇宙是在母宇宙中形成的。如果母宇宙包含黑洞，那就可以做到這一點(diǎn)。在上個(gè)世紀(jì)60年代，斯蒂芬·霍金和羅杰·彭羅斯指出，形成黑洞的過程就像一個(gè)反向的迷你大爆炸。這意味著，黑洞產(chǎn)生的這個(gè)過程也有可能會(huì)變成大爆炸，在其內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)全新的宇宙。除此之外，還有弦理論、量子理論、膜理論等等。

如何證明平行宇宙是否真的存在

事實(shí)上，很多物理學(xué)家都認(rèn)為，存在很多其他潛在的宇宙，并且通過不同的物理定律去驗(yàn)證了這一推論。但根據(jù)定義，我們可能永遠(yuǎn)無法訪問這些宇宙來確認(rèn)它們的存在。所以問題是，我們能否設(shè)計(jì)其他方法來測試我們無法看到或觸摸到的那些宇宙的存在？

Tips：黑洞無法直接觀測，但可以借由間接方式得知其存在與質(zhì)量，并且觀測到它對其他事物的影響。

一個(gè)有限的宇宙會(huì)顯示出許多特征，使我們能夠確定我們不是生活在無限的時(shí)空海洋中。我們會(huì)測量空間曲率，并且發(fā)現(xiàn)宇宙在某種程度上像一個(gè)球體，如果在直線上行駛足夠長的時(shí)間就會(huì)回到起點(diǎn)。如果宇宙是有限的，我們將看到大爆炸剩余的溫度波動(dòng)所顯示的是一組具有特定屬性的模式。但我們看到的是一組不同的模式，這就說明宇宙的確是無限的。

可能很多人會(huì)感覺平行宇宙的存在不可思議，但科學(xué)的正確與否并不依靠我們的“感覺”決定，而是通過實(shí)驗(yàn)測試。然而，從理論上來說，另一個(gè)宇宙和我們所在的宇宙都是分別獨(dú)立的，無法產(chǎn)生聯(lián)系，我們也追不上它，所以不能通過找到另一個(gè)宇宙來證明。不過，我們可以通過尋找證據(jù)支持推理結(jié)論來證明平行宇宙的存在，比如前文中所提及的那幾個(gè)推論。

Tips：通常所說的平行宇宙，一般是指在我們的宇宙之外還可能存在的與我們所認(rèn)知的宇宙類似的其他宇宙（即分類上的第一層平行宇宙）。

我們可以找到大爆炸膨脹理論的證據(jù)，但是這只能提升膨脹導(dǎo)致多元宇宙的可信度，而無法百分之百證明它。有科學(xué)家提出，可以更直接地測試膨脹多元宇宙，因?yàn)槟切┎粩嗯蛎浀呐菽钪嬖诎l(fā)生碰撞時(shí)應(yīng)該會(huì)留下可探測的痕跡，如今我們只需要去尋找這些痕跡就可以了。同樣的，我們還可以為大型強(qiáng)子對撞機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)想，說不定可以尋找膜理論中所包含的額外維度和粒子存在的證據(jù)。

Tips：粒子 particle，是指能夠以自由狀態(tài)存在的最小物質(zhì)組成部分。最早發(fā)現(xiàn)的粒子是原子、電子和質(zhì)子。

也有些人認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式可能并不是最優(yōu)選。他們認(rèn)為，我們可以通過其他方式來衡量一個(gè)科學(xué)思想的有效性，例如它是否依賴于從有觀察支持的前提中衍生出來的合理邏輯。最后，我們可能會(huì)做出統(tǒng)計(jì)預(yù)測。例如，我們可以使用膨脹多元宇宙理論來預(yù)測大多數(shù)宇宙中物理常數(shù)的預(yù)期值，然后再看看這些值是否與我們看到的接近。

對于前文所提及的幾種推理，如果宇宙真的是無限和統(tǒng)一的，那么就很容易產(chǎn)生錯(cuò)綜復(fù)雜的多元宇宙。如果膨脹理論成立，那么膨脹多元宇宙是很有可能存在的，而膨脹理論又是現(xiàn)在支持者最多的宇宙大爆炸原理。而宇宙自然選擇是一個(gè)相當(dāng)巧妙的想法，但是如果要用物理學(xué)知識進(jìn)行推測證明，依然存在很多懸而未決的問題。

Tips：膨脹理論，這種理論認(rèn)為宇宙在膨脹，所以星系之間距離在擴(kuò)大，也就是說它們在離我們越來越遠(yuǎn)。

膜理論比起其他理論更具推測性，因?yàn)樗鼈冎挥性谒羞@些額外維度都存在的情況下才能成立，并且沒有直接證據(jù)能夠證明這一點(diǎn)。量子多重宇宙可以說是對量子理論最簡單的解釋，但它的定義實(shí)在太過模糊。

河北“南天門”的出現(xiàn)

河北的“南天門”事件發(fā)生在2015年，那是一系列有些模糊的照片。在照片當(dāng)中，天空里出現(xiàn)了一座建筑，看起來肅穆莊嚴(yán)，和我國傳說中描述的天宮外的“南天門”很像。因此，當(dāng)時(shí)的人們都把它叫作“當(dāng)代南天門”，并且認(rèn)為這是平行宇宙存在的證據(jù)，在那個(gè)平行世界里，天上真的住著神仙。

Tips：南天門古稱天門關(guān)，因古時(shí)泰山代表著上天，故而泰山之頂即是天庭的位置所在。在神話傳說中，南天門是人界和仙界的入口處，神話故事中因?yàn)榘l(fā)生的故事大多與人界有關(guān)系。

其實(shí)放到現(xiàn)在我們都很容易能夠想到，這實(shí)際上是一種海市蜃樓的現(xiàn)象。要了解海市蜃樓是如何形成的，首先必須了解光如何在空氣中傳播。如果空氣的溫度都相同，光會(huì)呈直線穿過它。然而，如果存在穩(wěn)定的溫度梯度，光將沿著彎曲的路徑朝向較冷的空氣偏折。對于這種現(xiàn)象，物理學(xué)的解釋是，冷空氣比暖空氣具有更高的折射率。也就是說，光粒子在熱空氣中的傳播速度比在冷空氣中的傳播速度要快，因?yàn)闊峥諝獾拿芏容^小。

Tips：海市蜃樓簡稱蜃景，是一種因光的折射和全反射而形成的自然現(xiàn)象，比喻虛幻不存在的東西。其本質(zhì)是一種光學(xué)現(xiàn)象。

而量子電動(dòng)力學(xué)的解釋是，光粒子從一個(gè)點(diǎn)傳播到另一個(gè)點(diǎn)時(shí)總是走最短時(shí)間的路徑，為了在最短的時(shí)間內(nèi)從一個(gè)點(diǎn)到達(dá)另一個(gè)點(diǎn)，光粒子會(huì)選擇走“捷徑”。海市蜃樓是光粒子在垂直溫度梯度中走最短時(shí)間路徑的直接結(jié)果。

海市蜃樓的理想條件是在炎熱、陽光明媚的日子里，平坦表面上的空氣仍然會(huì)吸收太陽的能量并變得非常熱。當(dāng)這些條件都存在時(shí)，最靠近地表的空氣最熱、密度最小，空氣密度會(huì)隨著高度的增加而增加。陽光從天空傳入觀察者的眼睛時(shí)，并不是沿直線傳播的。人腦假設(shè)光沿直線傳播，但事實(shí)上并非如此。比如，在炎熱的日子里，人們在查看前方道路時(shí)一樣會(huì)看到天空，因?yàn)閬碜蕴炜盏年柟庾叩牟皇侵本€，從而最大限度地減少了傳播所花費(fèi)的時(shí)間。

Tips：人的大腦皮層最為發(fā)達(dá)，是思維的器官，主導(dǎo)機(jī)體內(nèi)一切活動(dòng)過程，并調(diào)節(jié)機(jī)體與周圍環(huán)境的平衡，所以大腦皮層是高級神經(jīng)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)可以證明光束在垂直密度梯度中彎曲的方式。將一個(gè)長玻璃罐裝滿水，把糖溶解在水中，并在一端照射激光束，糖濃度產(chǎn)生的垂直梯度會(huì)導(dǎo)致光束彎曲。如果水箱足夠長并且在底部放置一面鏡子，光束將沿著水箱底部“反彈”。

海市蜃樓在沙漠中最為常見，當(dāng)光穿過兩層溫度不同的空氣時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。沙漠中的沙子被陽光加熱，再反過來加熱沙子上方的空氣，熱空氣就會(huì)使光線彎曲并反射回天空。幾乎在任何地方都可以看到海市蜃樓，那些在陽光明媚的日子里，道路上會(huì)出現(xiàn)閃爍的熱霧，但走近之后它就消失了。在鄉(xiāng)村，在靠近樹木或田野的地方還可能看到小湖或池塘，這是由于地面溫度與地面上方空氣之間存在溫差造成的。

Tips：沙漠一般是風(fēng)成地貌。沙漠里有時(shí)會(huì)有可貴的礦床，近代也發(fā)現(xiàn)了很多石油儲藏。沙漠少有居民，資源開發(fā)也比較容易。

西西里島和意大利之間的墨西拿海峽出現(xiàn)了一個(gè)美麗的海市蜃樓，名為復(fù)雜蜃景。它在天空中呈現(xiàn)出了一個(gè)小鎮(zhèn)的形象，風(fēng)景如同童話一般。通過研究之后，人們發(fā)現(xiàn)，它應(yīng)該是一個(gè)離海岸很遠(yuǎn)的漁村的海市蜃樓。

小結(jié)

不難發(fā)現(xiàn)，河北“南天門”的出現(xiàn)只是一種名為海市蜃樓的物理現(xiàn)象，與平行宇宙毫無關(guān)系。而如今，科學(xué)家們依然在尋找各種各樣的理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論來證明平行宇宙的存在或不存在。也許在解開平行宇宙的謎團(tuán)之后，人類文明就能夠在從三維到四維發(fā)展的道路上再邁上一個(gè)臺階。