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科学家说,平行世界是存在的,并且很快将可测试

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平行世界是指与我们所在的宇宙相似或不同的其他宇宙,它们可能存在于不同的空间维度中,也可能与我们的宇宙有着微妙的联系。许多物理学家和天文学家认为,平行世界不仅是科幻小说或电视剧中的想象,而是真实科学中可以探讨和验证的概念。

美国哥伦比亚大学物理学家布莱恩·格林(Brian Greene)在他的著作《隐秘现实:平行宇宙与深层物理定律》中提出了多种可能存在的平行世界类型,并在一次PBS电视台采访《宇宙之谜》中讨论了这些令人惊奇的前景。他认为,我们所处的宇宙只是无数个宇宙中的一个,而其中至少有一个平行世界非常接近我们,也许只有一毫米之遥。但我们无法感知到这个世界,因为它存在于与我们日常现实不同的空间维度中。

无独有偶,麻省理工学院(MIT)物理学家马克斯·泰格马克(Max Tegmark)也相信这种“多重宇宙”模型有着坚实的物理基础,并最终可以被测试、预测和证伪。他说,“这不是科幻小说,这是真正的科学。”

那么,如何测试和探索平行世界呢?目前,科学家们正在利用各种先进设备和方法来寻找平行世界可能留下的线索和证据。

首先是欧洲核子研究组织(CERN)位于瑞士日内瓦附近地下100米处运行着最大、最强大、最复杂、最昂贵、最冷、最热、最空旷、最密集以及能量密度最高等等之一创纪录的机器——大型强子对撞机(LHC)。该机器可以加速两束质子流到接近光速,并在四个探测器处相互碰撞。通过分析碰撞产生的微观粒子,科学家们希望能够发现一些新的物理现象,例如平行世界的存在。

为什么LHC能够探测到平行世界呢?这是因为如果平行世界真的存在,那么它们可能会影响我们宇宙中的重力。根据爱因斯坦的广义相对论,重力可以被理解为时空的弯曲。如果时空有多于我们所知道的四个维度(三个空间维度和一个时间维度),那么重力就有可能从我们的宇宙流入额外的维度中。这样一来,产生黑洞所需的能量就会降低,因为黑洞是由极端弯曲的时空形成的。而LHC正是可以提供足够高能量来产生微型黑洞(mini black holes)的机器。

微型黑洞是指质量很小、半径很小、寿命很短、辐射很强的黑洞。如果LHC能够在特定的能量水平上探测到微型黑洞,那么就意味着存在着额外的维度,从而支持了弦理论(string theory)和相关模型,这些理论和模型都预测了额外维度以及平行世界的存在。

然而,目前为止,LHC还没有探测到微型黑洞。这似乎表明不存在额外维度,至少不在已经测试过的能量水平上。然而,一些物理学家提出了一个不同的解释,他们认为用来预测产生黑洞所需能量的重力模型并不完全准确,因为它没有考虑到量子效应。

这些物理学家提出了一个新的重力理论,叫做“重力彩虹”(gravity’s rainbow)。这个理论是基于一个假设,即不同能量的光在弯曲的时空中以不同的速度传播。这意味着高能光和低能光会看到不同的时空结构,就像彩虹中不同颜色的光会折射成不同角度一样。因此,在“重力彩虹”理论中,重力常数G并不是一个常数,而是一个依赖于能量的函数。这样一来,产生黑洞所需的临界能量也会随着能量而变化。

根据“重力彩虹”理论,LHC可能在5.3 TeV或9.5 TeV处探测到微型黑洞。如果真的发现了微型黑洞,那么就证明了“重力彩虹”理论和额外维度的正确性。而额外维度则进一步暗示了平行世界的存在。

除了LHC之外,还有其他一些设备和方法可以用来寻找平行世界。例如,有美国国家航空航天局(NASA)的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP),这是一颗于2001年发射的人造卫星,它可以测量宇宙微波背景辐射(CMBR),即是大爆炸后留下的最古老的光。通过分析CMBR的温度和极化分布,WMAP可以揭示宇宙的年龄、组成、几何形状和演化历史。

其中,宇宙的几何形状对于判断平行世界是否存在很重要。如果宇宙是平坦的,那么就意味着没有额外维度或平行世界。如果宇宙是弯曲的,那么就可能存在额外维度或平行世界。WMAP可以通过观测CMBR中最亮的温度波动(或“斑点”)来判断宇宙是否平坦。如果宇宙是平坦的,那么这些斑点大约会有一度大小;如果不是,那么这些斑点会变得更大或更小。

根据WMAP的数据分析,目前最可能的结果是:我们所处的可观测宇宙是平坦的。这意味着我们所知道的欧几里得几何学在宏观尺度上仍然适用,而没有额外维度或平行世界。

但是,这并不排除存在其他形式的平行世界。例如,如果我们把可观测宇宙看作是一个巨大的气泡,那么可能还有其他的气泡存在于更大的空间中,形成了一个多重宇宙(multiverse)。这些气泡可能有着不同的物理定律和历史,也可能与我们的气泡相互碰撞或分裂。这种多重宇宙模型叫做“永恒膨胀”(eternal inflation),因为在每个气泡内部,膨胀会停止并形成一个稳定的宇宙;而在气泡之间,膨胀会持续进行并产生新的气泡。

要探测到这种平行世界,我们需要寻找一些特殊的信号,例如CMBR中可能存在的“冷斑”(cold spot),即是温度异常低的区域,它可能是由于我们的气泡与另一个气泡相互碰撞所造成的。如果能够证实这种假设,那么就可以为平行世界提供直接的证据。

总之,平行世界是一个令人着迷的概念,它挑战了我们对于现实和可能性的认知。虽然目前还没有确凿的证据表明平行世界真的存在,但也没有排除它们存在的可能性。随着科学技术的发展和探索范围的扩大,我们或许有朝一日能够揭开平行世界的神秘面纱,并进一步了解我们所处的宇宙。

参考文献:

  1. Ali, A. F., Das, S., & Vagenas, E. C. (2015). Proposal for testing quantum gravity in the lab. Physical Review D, 91(4), 044052.
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