这个世界上究竟有没有平行世界？外星飞船飞碟的飞行原理是什么？

王俊杰2017

这个世界上究竟有没有平行世界？外星飞船飞碟的飞行原理是什么？
作者：一点资讯

强绝商爸摇

由科学声音成员·汪诘回答

先说第二个问题：目前，基于天文观测，还没有发现任何智慧文明的信号，既然连信号都没有接受到，那就更无从谈起外星文明的飞行器是什么原理。（ps：飞碟和外星人的飞船其实没什么联系，这种不符合空气动力学的结构，在任何一个有大气的星球都不适合飞行。）
至于第一个问题，并不能很好的用一句话概括，我想通过阐述平行宇宙的四个方面（起源、模型、争议、猜想）来助你理解平行宇宙这个概念。
起源

平行宇宙有时候也叫做平行世界、多重宇宙、多世界等等，这些都是一个意思，考虑到“平行宇宙”这个词最流行，我就统一用这个词。
平行宇宙是最近这几年非常热门的一个概念，这几年涌现出很多电影、电视剧都以平行宇宙的概念为题材，比如 2001 年李连杰主演的电影《救世主》、2011 年的《源代码》、2014 年阿汤哥的《明日边缘》、同一年上映的广受好评的小成本电影《彗星来了那一夜》，还有美剧《危机边缘》等等。
概念虽然很热，但是对于平行宇宙到底是什么、它的科学性有多高、这个概念又是因为什么样的科学发现而产生的，恐怕能讲清楚的人就不多了。
我相信这一章的内容一定能让你在聚会聊天中大放异彩。
实际上，平行宇宙的类型有非常多种，有一位这方面研究的专家，也是著名的物理学家、科普作家布莱恩·格林就把平行宇宙模型分成了 9 种不同的类型，一种比一种脑洞开得大。
先不展开，我先带大家回到平行宇宙概念诞生的最初源头。
平行宇宙这一概念的诞生可以追溯到 1954 年，美国物理学家埃弗里特是公认的概念创造者。他用于解释量子力学的多世界理论，以及由此发展出来的退相干理论在物理学界无人不知，然而这位英年早逝的物理学家的生平故事却鲜为人知。




《科学美国人》的作者彼得·伯恩与俄罗斯历史学家尤金·希霍夫采夫等人检索了大量的文献资料，还亲自采访了他的同事、朋友和儿子，终于为我们揭开了这位科学家充满悲剧色彩的一生。
请让我一边为你讲他的故事，一边介绍平行宇宙的基础概念。
休·埃弗里特生于 1930 年，他爸爸和爷爷都叫这个名字，所以按照老外的习惯，这个埃弗里特其实是埃弗里特三世。据说他 12 岁的时候就给爱因斯坦写过信，问一些关于宇宙学的问题，而爱因斯坦居然还给他回了信。
他的大学本科成绩非常好，毕业后获得了奖学金进入到普林斯顿大学物理系深造，专攻量子力学，他的老板就是大名鼎鼎的惠勒教授。
在埃弗里特攻读博士学位的年代，正是物理学的黄金时代，尤其是量子力学，正在以前所未有的方式不断地刷新着人类的观念。当时占据着量子力学最核心地位的是以玻尔为首的哥本哈根学派，他们对量子所表现出来的各种奇异现象的解释统称为哥本哈根诠释。
虽然名气很大，但是不喜欢哥本哈根诠释的人大有人在，头一个就是爱因斯坦，他跟玻尔的论战那是旷日持久，至死不休。
20 多岁的埃弗里特在学习了哥本哈根诠释后，也是不喜欢，在他看来，哥本哈根诠释是“荒诞”的。他曾经在一封给《现代物理评论》杂志的编辑德威特的信中写道：哥本哈根诠释的不完整性无可救药，因为它先验地依赖于经典物理学还是一个将“真实”概念建立在宏观世界、否认微观世界真实性的哲学怪胎。
那这个哥本哈根诠释到底是个什么理论？它又是如何“荒诞”的呢？大多数人第一次听到玻尔理论的时候，脑子里面的第一反应一般都是“荒唐”，这哪里像是一个物理学家作出的理论啊！
有一个经典的物理实验，叫做光的双缝干涉实验。
双缝干涉
实验方法很简单，就是让一束光通过硬纸板上的两条平行的缝隙，我们就可以在纸板后面的幕布上看到明暗相间的条纹。这个实验证明了光是一种波，因为光波在通过两条平行的缝隙后发生了自我干涉，波峰与波峰相遇的地方亮度就会增强，波峰与波谷相遇，亮度就会减弱，于是就出现了明暗相间的条纹。
这个实验在 19 世纪初就被科学家们做过了，100 多年来大家也没觉得这个实验有啥了不起的。可是进入到 20 世纪后，这个实验开始被物理学家们高度重视起来。为啥？因为爱因斯坦提出的光的波粒二象性被各种实验所证实了，这样一来，物理学家们不得不面临一个棘手的问题，那就是：既然光在最微观的结构上是一个个的粒子，那当单个光子通过左缝时，它是怎么知道右缝的存在呢？
刚开始，物理学家还能掩耳盗铃，因为没有人能在实验室中让光变成一个个的光子发射出去，所以物理学家们就想，或许让光子一个个通过双缝的话，就不会出现干涉条纹了。但是好景不长，没过多久，物理学家们发现电子同样具备波粒二象性，而电子要比光子容易控制多了，他们制造出了可以一个一个发射电子的电子枪。
于是，电子一个一个地被射向双缝，这个实验一做就是一年多，当荧光屏上干涉条纹慢慢呈现出来时，物理学家们知道，一个潘多拉盒子被打开了，从此物理学的江湖大乱。
一个电子它怎么就能够通过左缝的时候知道还有另外一条右缝的存在，从而改变自己的运动轨迹呢？这个问题还可以用更简洁的方式问：一个电子到底是通过了左缝还是右缝？
以玻尔为首的哥本哈根学派是这么解释的：一个电子同时通过了左缝和右缝！这并不是说电子会分身术，一分为二，一半通过左缝，一半通过右缝。哥本哈根学派创造出一个前所未有的概念，叫做叠加态。一个或一团基本粒子可以处于某种叠加态中，多种不同的状态相互叠加在一起。一个电子可以同时处在不同的位置、拥有不同的速度和自旋方向。
正是因为在量子世界中，电子可以拥有如此神奇的本领，这才导致在双缝实验中，电子可以自己和自己发生干涉。这个概念当然会遭到很多物理学家的反对，他们继续在实验室中研究电子到底通过了哪条缝，可是非常奇怪的是，当他们在某条缝隙上安装一个检测装置，一旦明确测定了电子通过哪条缝隙时，干涉条纹就消失了。
哥本哈根学派继续解释说，电子以不同的概率同时处在所有可能的位置，在数学上，可以用一个波函数来描述电子在每一个位置上出现的概率。而薛定谔方程就是一个描述波函数如何随着时间演化的方程，这种演化在没有测量之前，是连续平滑的。
但是，一旦对电子进行精确测量，就会得到一个明确的结果，在测量的瞬间，描述多种状态的波函数坍缩成了叠加态中的某一种状态，中断了波函数平滑的演变过程。
可能很多人还是听不明白哥本哈根学派叽叽歪歪地在说什么，没关系，我们总结一下，你只要知道几个结论性的概念就好。

第一，为了解释电子的奇怪现象，哥本哈根学派创造出了一种叫做“叠加态”的概念，它完全超出了我们的日常生活经验，没有人能够真正理解。这就好像让一个天生的盲人去理解什么是颜色一样，他不可能真正理解，但盲人不能因此否定颜色的存在。第二，当人们继续追问，测量是如何导致波函数突然坍缩的，电子又是怎样从叠加态突然变成了确定态的，哥本哈根学派就回答说这些问题没有意义，我们不予回答，反正知道结果就好了。也确实，按照这套没人能理解的理论，我们就是可以对电子的行为做出精确的计算，从而发明电子计算机等等一系列电子产品。

但是，这样一个理论，让很多物理学家感到非常难受，他们孜孜不倦地寻找着一个更加合情合理的理论，就好像一个不弄清楚颜色是什么就绝不罢休的盲人一样。埃弗里特就是他们中的一员。
1954 年的某个夜晚，埃弗里特和几个好友喝了几杯，正在晕晕乎乎的时候，一个绝妙的想法突然出现在他的脑子中。在随后的几个星期中，他把这个想法发展成了一篇论文的初稿，正是这篇论文，创造了今天被无数科幻作家们热爱的平行宇宙。
埃弗里特是这么想的：如果波函数的连续演变没有因测量行为而被打断；如果薛定谔方程总是适用，并且适用于一切物体，包括被观测物体和观测者本身；如果叠加态中的所有状态始终是真实的；那么，这样一个世界，在我们的眼中会是什么样子呢？
根据这些想法，埃弗里特提出了一个貌似“疯狂”的观点，他认为，每当观测者与处在叠加态中的物体发生相互作用时，观测者的波函数就会分岔。相互叠加的每种状态都会产生一个分支。这个观测者在每个分支里都有一个“分身”，每个“分身”观察到叠加态中的一种状态成为测量结果。根据薛定谔方程的基本数学性质，这些分支一旦形成就无法再相互影响。因此，每一个分支都会各自独立地踏上一条不一样的未来之路。
你可能有点儿听晕，没事，我再用人话解释一遍：埃弗里特认为，在双缝实验中，当一个人去测量电子到底通过了哪条缝隙时，在测量的那一瞬间，世界分裂成了两个各自平行的世界，在其中一个世界，他会观察到电子通过了左缝；而在另一个世界中，他的“分身”会看到同一个电子通过了右缝。每个“分身”都认为自己是独一无二的，会观察到符合物理规律的种种可能性中，有一种变为了“现实”。然而，从上帝视角来看的话，每种情况都在不同的平行世界中发生着。
分裂的平行世界
怎么样，是不是非常的疯狂？请大家务必把自己想象成是第一次看到平行宇宙的理论，这样你才能更好地体会当埃弗里特的老板惠勒看到论文时的那种感受了。
想想看，当我们测量一个电子时，整个宇宙分裂成了无数个平行的宇宙，因为电子是无数个可能状态的叠加，而每一个状态都对应一个平行宇宙，我说的可是包含 1400 多亿个已知星系的宇宙，可不是仅仅只有地球世界啊。确实够疯狂。
可是，你再想，虽然疯狂，但它确实是一个可以被我们理解的理论，每一个词我们都能听懂。普林斯顿高等研究院的科学家马尔达西那的看法，反映了物理学家们的普遍观点。他说：“如果站在量子力学的角度来考虑埃弗里特的理论，我相信这是最合理的解释。但在日常生活中，我绝不相信这个理论。”
不过，为了科普的需要，我把埃弗里特论文中的所有数学和理论物理部分全都略去了，真实的论文可不是像上面那样的科幻小说的写法，而是有许多的数学推导和概念定义。而且，1954 年他写出论文初稿，直到 1956 年，才完成了正式的博士论文，埃弗里特可不是一个随意开脑洞的民科。惠勒非常重视这篇论文，他特地带着论文前往哥本哈根，与玻尔在内的很多物理学家进行了三轮“漫长而激烈的讨论”。
我们在惠勒写给埃弗里特的信中可以看到这样的评价：你的完美波函数公式自然无人撼动；但我们所有人都觉得，真正的问题出在这么多公式后面所附的说明性文字上面。这些说明性文字中，埃弗里特用人和炮弹发生“分裂”来描述公式所隐含的科学寓意，这让惠勒感到十分头痛，哥本哈根的科学家们将埃弗里特的理论嗤之为“神学”。
到了 1957 年，埃弗里特尽管万分不情愿，但为了毕业，只得将论文删除去了四分之三的内容，里面没有再提到“分裂”两个字了。这篇论文终于在著名的学术期刊《现代物理评论》中发表，它是量子力学发展史上极为重要的论文之一。
然而，在该论文发表的 20 多年中，根本没有人认识到这篇论文的价值，偶尔有人提到，也是以嘲笑的口吻。这让埃弗里特极为沮丧。他逐渐脱离了理论物理界，在国防部工作了几年后，他开始开公司创业，但并不是很成功。
在生活中，埃弗里特并不是一个成功的人，他抽烟、酗酒，家庭关系紧张。他有一个女儿，一个儿子，但女儿患了精神分裂症，最后自杀了。儿子后来成为了一个挺有名气的摇滚歌星，但在儿子眼中，父亲是个冷酷无情、意志消沉的酒鬼。
就在埃弗里特投身创业的时候，物理学界又开始艰难地重新发现了他的多世界诠释，我们之前提到的那位编辑德威特也开始支持这个理论，他找出了埃弗里特未经删减的原始论文，编辑成了一本名为《量子力学的多世界诠释》出版。
到了 1976 年，一位科幻小说家受到这个理论的启发，写了一篇描写多世界的科幻小说，结果一炮走红，“多世界”这个词在大众中迅速流传开来，后来由此衍生出了平行宇宙。
正当埃弗里特的贡献被世界逐渐重新发现时，1982 年 7 月 19 日，51 岁的埃弗里特因心肌梗死在睡梦中死去，结束了他悲剧的一生。但是，由他创造出来的平行宇宙概念却越来越火。我想，当我们在饭桌上大谈某一部讲平行宇宙的科幻电影时，也可以提一句这位落魄的平行宇宙之父。
模型

埃弗里特创造的多世界是脱胎于量子理论的一种平行宇宙模型。


然而，随着物理学和天文学的发展，科学家们发现了越来越多可能存在的平行宇宙，每一次发现都让我们这些科学爱好者先是感到匪夷所思，然后当我们理解了科学家们在说些什么时，又不由得拍案叫绝。
今天我要带你会当凌绝顶，一览众山小。
当代美国的科普红人布莱恩·格林博士写过一本科普著作《隐藏的现实——平行宇宙是什么》。格林为我们介绍了多达 9 种平行宇宙模型，其中，
基于概率而产生的平行宇宙有 3 种；
基于量子理论而产生的平行宇宙有 4 种，这 7 种全都是在天文和物理发现的基础上，然后根据物理和数学模型推导出来的结果；
第 8 种平行宇宙模型则是基于人工智能的发展而引发的猜想，有没有可能我们就生活在一个黑客帝国这样的计算机程序中，而这种程序有无数个，我们只是其中之一；
第 9 种则是纯粹的哲学思辨了，为什么我们的宇宙会依附于某一套特定的数学法则，而不是别的数学法则。
答案很简单，所有可能的数学法则都存在，有无数个宇宙存在无数种数学法则，我们恰好生活在一个允许出现人类的数学法则控制之下的宇宙，可能你对这个说法并不陌生，是的，这就是宇宙人择原理。
要详细介绍这 9 种平行宇宙的原理和诞生过程，那需要一本 30 万字的书才够。然而麻省理工的宇宙学家，泰格马克教授用四个层次将所有的平行宇宙模型以一种更加深刻的方式再次展现在我面前，让我眼前一亮。
我想，这可能是人类的思考力所能触及的最大边界了。
好，你这就跟我前往兔子洞一探究竟吧。
第一层次的平行宇宙是与我们处在同一时空的多重宇宙。

我们现在所处的这个宇宙诞生于 138 亿年前的一次大爆炸，也就意味着我们能够看到的最古老的光子就是 138 亿年前的光子，那么光在 138 亿年中走过的距离理论上就是我们人类可观测宇宙的最大半径。
然而实际上可观宇宙比这个还要再大一些，因为宇宙一直在膨胀，这就好像我们在机场的自动步道上走路，我们走过的距离还要再加上自动步道运动的距离。现在的观测结果是可观宇宙的大小大约为半径 460 亿光年的一个球形区域。


可观测宇宙
但是，真实的宇宙有多大却没人知道，因为那些退行速度已经超过光速的星系我们永远无法看到。注意，退行速度超光速并不违反相对论，因为这是空间本身的运动，没有能量和信息的传递。
虽然无法直接看到宇宙到底有多大，但我们却可以通过研究宇宙的曲率来计算宇宙可能的大小。这就好像你手里有一根纸带，假如这根纸带不是完全平的，只要有这么一点点的弯曲，那么朝两头延伸下去的话，就一定会闭合成一个圈，曲率越小，这个圈也就越大。
而我们的三维空间其实也有类似的特性，如果曲率为正，那么最终一定是闭合成有限的循环空间，而在一般情况下，排除某些不平凡的拓扑结构，曲率为零或者负，那么这个空间的大小就是无限的，永远也回不到原点。
尽管目前的观测结果还无法最终确定宇宙的曲率，但肯定非常非常接近零，所以现在大多数物理学家和宇宙学家都倾向于无限宇宙的想法，至少是非常非常接近无限。而且天文学家们还观测到一个事实，那就是宇宙在大尺度上是完全均匀的，超过 1024 米之后，就基本上没有什么结构可言了。
这就好像你用显微镜看一块丝绸，能够看到丝绸的纤维结构，但是用肉眼看的话，那就是完全没有任何结构了。所以，大多数天文学家们都相信，我们所处的这个宇宙包含无限或者近乎于无限的物质。
那么，一个有趣的事情就来了。我们一起来做个思维体操。想象一个二维的小宇宙，它的空间仅能容纳 4 个粒子，在这个宇宙中，物质共有 16 种可能的排列方式。如果这样的宇宙超过 16 个，那么它的物质排列方式就必定会重复出现。
在这个例子中，两个重复宇宙的最近距离是每个宇宙直径的 4 倍左右。这个思维体操同样可以放大到我们的可观宇宙。
我们首先计算一下在半径 460 亿光年的球形区域内容纳了多少个基本粒子，然后计算他们可能的排列方式，最后就可以计算出现两个重复球形区域的最近距离。宇宙学家们的计算结果是：10 的 10 的 118 次方，写出来的话就是10的肩膀上有一个10，这个10的肩膀上还有个118，三个罗汉叠起来。
当然，不同的书上给出的数字略有不同，这个不重要。如果你试图想去理解这个数字有多大，我劝你放弃吧，我到现在也还没想明白呢。别说是 10 的 10 的 118 次方次方了，就是 10 的 100 次方，也足以超出我们对数字的理解能力，它表示 1 后面跟着 100 个零，oogle 就表示这个数字。
这个数字有多大？所有可观宇宙中的原子总数加起来也不到这个数字的 1 千亿亿分之一。
这只不过是 1 后面 100 个零。而前面说的那个数字相当于，可观宇宙中每一个原子都是一个零，跟在 1 后面，你能理解这种巨大吗？我是真的不行。
但是，有意思的是，在宇宙中要出现一个同样的地球的最近距离要小得多，因为我们可以把地球所包含的这个空间大小作为一个基本单元来思考，这样我们算出来的结果是，出现两个完全一模一样的地球的最近距离是 10 的 10 的 28 次方米。
也就是说，至少在 1 后面 1 万亿亿亿个零米远处，就会有一个完全一模一样的地球，那个地球上面也有一个完全一模一样的你和我。
这就是第一层次的平行宇宙，是不是觉得有点儿不可思议。
但是，你想想，我们的地球上有无数个完全一模一样的水分子，完全一模一样的蛋白质分子，甚至我相信能找到两个完全一模一样的病毒，但你却不会对此感到惊奇，其实，本质上是一样的啊。这一层次的平行宇宙与我们是处在同一个时空中的，假如利用虫洞做时空跳跃成为可能，那么我们真的有可能去拜访另一个自己，至少在科幻中可以这么畅想。
但是，到了第二个层次的平行宇宙，我们还找不到连接的桥梁。

现在，请想象一个由无穷多个第一层次的多重宇宙构成的集合体，请把这个集合体想象成一个宇宙泡泡。按照目前流行的永恒混沌暴胀理论预测，在更大的尺度上，又有无限多个这样的泡泡，它们共同构成了第二层次的平行宇宙。
这里出现了一个听上去逼格很高的术语，叫做永恒混沌暴胀理论。这的确是一个非常艰深的理论，它最早是由美国物理学家阿兰·古斯在上世纪七十年代提出的一个理论，这个理论非常成功地解决了宇宙为什么在大尺度结构上如此均匀的问题，是对早期宇宙大爆炸理论的一个非常重要的修正，因为得到了越来越多观测证据的支持，这个理论已经被科学界广泛接受。
介绍暴胀理论不是这章的重点，我们今天只说该理论的结论。该理论认为：我们目前身处的宇宙只是无数个正在发生着的暴胀中的一个而已。有一个比喻可以非常形象地展示这个理论。
想象一锅烧开的水，无数个气泡在水中生成，迅速地长大。

每一个气泡就是一个宇宙；每一个宇宙泡都拥有自己完全独立的时空；每一个宇宙泡都拥有不同的物理常数。

宇宙泡
例如万有引力常数，光速，质子的质量等等，这些都是在泡泡诞生的那一瞬间随机决定的。所以，不是每个宇宙泡泡都能形成恒星或者星系，当然也不是每个宇宙泡泡都能允许生命的存在。而我们恰好生活在一个所有的物理常数都恰到好处的宇宙泡泡中，似乎人类很幸运。
但这种幸运从更高的角度来看确是最稀松平常的事情。就像一个人中了百万大奖的彩票，从这个人的角度来看，当然是无比幸运的，但是从彩票发行者的角度来看，中奖是必然的。
科学家们正在寻找第二层次多重宇宙存在的证据，他们猜测不同的宇宙泡泡有可能发生碰撞，或许我们能在宇宙微波背景辐射中寻找到碰撞的痕迹。
再下去的第三层次的宇宙就是我们介绍过的的埃弗里特的多世界理论，每一次量子的波函数塌缩都意味着一个宇宙分岔的产生。

例如，现在我请求你暂停 5 秒钟把书放下，你就会得到意想不到的惊喜。当你听到我的这个问题时，你大脑中的量子效应就会产生一个包含所有可能结果的叠加态，例如“好，我试试看”和“别骗我，我才不上当”等等。
假如有一个本宇宙之外的上帝视角，那么你就已经分裂成多重分身：

一个什么也没做另一个放下了书还有一个把书扔到了沙发上等等

但是从你自己的角度来看，每个这样的分身都不能意识到其他分身的存在，你觉得自己做什么完全看自己的心情，换句话说只是有不同的概率做某事，或许下次你再听到我同样的请求，做法会和这次不一样。
读到这里，你是否会认为这个想法太疯狂了，如果是这样的话，那宇宙的数量岂不是随着时间的增加而疯狂地增加，因为量子的波函数塌缩过程无处不在。
但令我大吃一惊的是，物理学家们可不这么认为。
他们认为，从上帝视角来看，所有可能的宇宙都已经存在了，这个数量并不是无限大，所有可能的排列组合是可以计算出来的，当然是一个无比巨大的数字，但并不是无限。
所谓的你和我，只不过是在这些有限多个宇宙中不停地切换，就好像下跳棋，每一步都有很多种选择，你最终跳过的路径，也就是无数短记忆的拼接，这就是你所感受到的一生，但是从上帝视角来看，这样的路径有无数条，每一条都是真实存在的。所有的可能性在每时每刻都存在，时间的流逝只不过是一种假象而已。
有没有感觉非常烧脑，我初次听到这样的观点时，甚至感觉像是某个精神病人的呓语。但这个理论却是一个自洽的理论，它可以从数学上解释那些令人困惑的量子现象，已经有越来越多的物理学家开始接受这种疯狂的理论。
但我们这趟兔子洞的探索之旅还没完，还有第四层次的平行宇宙。

请思考一下前三个层次平行宇宙的共同点是什么？答案是支配它们的是同一套数学法则，我们常常说数学是凌驾于物理规律之上的规律，它是规律中的规律。


长期以来，关于物理学和数学之间的对应关系，有两种不同的认识。
一种是认为物理实在是最根本的，而数学语言只不过是一种有用的近似描述。这种认识被称为亚里士多德模式。
另一种则刚好相反，认为只有数学结构才是真正实在的，物理是数学结构的外在表现而已，这被称为柏拉图模式。
当代的理论物理学家多半都信奉柏拉图模式，认为数学能够完美地描述宇宙，因为宇宙本质上就是数学的。
因此，所有的物理学推到极致都成了数学问题：只要一位数学家拥有无限的智慧和资源，原则上可以计算出宇宙中具有自我意识的观测者有哪些，他们能认识到什么。数学结构是一种抽象的、不可变的实体，超越时空之外。如果历史是一部电影，那么数学结构对应的并不是某一格画面，而是整个胶卷。
柏拉图模式提出了一个问题：宇宙为何是这个样子？
但对于信奉亚里士多德模式的人来说，这个问题毫无意义，宇宙就是如此，没有道理可讲，可是柏拉图主义者总是禁不住要想，宇宙为何不能是另一个样子，如果宇宙本质上是数学的，那为什么在如此众多的数学结构中只有一种被挑选出来描述宇宙呢？
解决这个问题的方法只能是认为所有数学结构在物理上都是存在的，每一种数学结构对应于一个平行宇宙，这个多重宇宙的各个组成部分并不存在于同一个空间中，而是存在于空间与时间之外。
到这里，泰格马克教授的四个层次的平行宇宙就全部讲完了，或许你依然会觉得平行宇宙太古怪了，但我想说：古怪，正是它的魅力之一。
争议



平行宇宙
上一节为大家全面介绍了平行宇宙的四个层次：

第一层，因为宇宙无限大，而粒子的排列组合有限，所以必然会因为概率而出现平行宇宙；不过这种情况下，似乎用平行宇宙这个词不太好，用多重宇宙更恰当，因为这些宇宙跟我们隔着遥远的空间距离，而这种空间距离就是我们能够理解的那种距离；第二层，因为永恒暴胀理论，所以就会产生无数的宇宙泡泡，我们只是其中之一；第三层，由量子力学中的埃弗里特多世界诠释产生的平行宇宙；第四层，数学结构可能不唯一而推测出的平行宇宙。这四层平行宇宙模型基本上涵盖了目前科学界流行的最主要的几种。说实话，这四个层次一个比一个听上去脑洞更大，更不可思议。

那么，有没有争议呢？当然是有的。
乔治·埃利斯是南非开普敦大学的宇宙学家和名誉教授。他是研究爱因斯坦广义相对论的世界顶尖专家之一。他 1975 年与霍金一起，合著了有巨大影响的《时空的大尺度结构》一书。他就是众多质疑平行宇宙猜想中最著名的一位。我们来听听他的质疑。
首先，对于第一个层次。

平行宇宙的支持者主要是用了一种叫做“外推”的论证方式。因为我们只能看到大约 460 亿光年半径的宇宙区域，再加上我们已观测的某些结果，我们就外推描述真实的宇宙大小可能是可观测宇宙的无穷多倍。这是一种不合理的外推。


可观测宇宙

也许，宇宙在一个非常大的尺度上是闭合的，并非无穷大；也许，宇宙中的所有物质会在某个地方终止，在这之外就是永恒的真空；也许，空间和时间会在一个奇点处走向尽头，这个奇点又形成新的宇宙。

我们不知道究竟发生了什么，因为我们没有来自这些区域的信息，而且永远都不会有。像这样从有限的已知外推未知情况的最关键问题是，没有人能证明你是错的。所有的一切都是基于假设，作为科学家来说，如果沿着这条道路往前走，很可能会丢掉我们数百年来辛辛苦苦建立起来的科学范式，这是很危险的。
再来看第二个层次，暴胀理论是这个层次平行宇宙的核心论据。

支持者们的基本逻辑是这样的：因为我们这个宇宙的各种物理常数似乎都令人不可思议得恰到好处，否则就不会产生允许生命存在的宇宙。
令人印象最深刻的就是暗能量，这个也被称为宇宙学常数，也就是单位空间能够产生的暗能量的大小，它必须被精确地调教到小数点后面 123 位，你没有听错，就是小数点后面 123 位，才能恰好允许星系的形成，否则我们身处的银河系乃至太阳系早就四分五裂了。


暗能量假想图


这显然是一个无比幸运的巧合，多重宇宙泡泡的假说可以提供一个合理的解释，也就是如果泡泡足够多的话，那总有一个可以满足这种苛刻的条件，而我们生活在其中就不足为怪了。我同意这是一个合理的解释。
但是，它的问题在于：如果不存在多重宇宙让你应用概率的话，我们就无法使用这一概率证据。因此，该说法一开始就假设了想要得到的结果，但如果在物理学上只存在一个宇宙，它根本就不适用。概率只是讨论多重宇宙能否自洽的由头，而不是多重宇宙存在的证据。
另外一个重量级的理论物理学家、美国科学院院士、普林斯顿理论科学研究中心的主任、因在暴胀理论上的贡献获得过狄拉克奖的斯坦哈特教授，也认为目前的永恒暴胀理论面临着一个基础假设上的尴尬，按照该理论，不可避免地必然形成无穷多个宇宙泡泡，拥有无穷多种不同的宇宙性质。那么任何可能发生的事情都会发生，而且是发生无穷多次。


宇宙泡泡
宇宙泡泡
那等于就是说，这个理论预言任何事情都会发生，不论我们能想到的还是我们想不到的，这个宇宙中没有不可能发生的事情。那这样一个理论跟什么都预言不了其实等价。
我们继续讨论第三个层次，多世界诠释的根基是量子力学。

但量子力学可能是错的。众所周知，量子力学并不是一个优美的理论，而且与广义相对论还不相容。弦理论更是一个没有经受过考验的理论，甚至不是一个完整的理论。如果我们有证据可以证明弦理论是正确的，那么这套理论所作的预言将会成为多重宇宙合理的、有实验依据的论据。但我们没有这样的证据。


至于第四个层次的平行宇宙。

泰格马克提出所有可能的数学结构都对应于一个实际的物理区域。这是一个很有吸引力的提议，但是我们不知道这种说法会牵涉到什么样的原则或者框架，而且我们也没有任何方法来检验这些原则的存在或者属性，虽然很有创见，但是对不起，把它应用到现实纯粹是猜想。
总之，埃利斯认为，目前所有平行宇宙的理论更像是一个概念，而不是一个定义明确的理论，它们只是一些不同想法的拼凑体，而不是一个连贯的整体。如果我们对一个理论降低了可检验性和证据的要求，那么这就弱化了过去几个世纪中科学取得成功的根本。
面对乔治·埃利斯的质疑，平行宇宙理论的捍卫者泰格马克也给出了回应。我们看看他是如何回应的。

“请记住，平行宇宙不是一个理论，它们是一些理论的预测。我认为关键之处在于，如果某个理论是科学的，哪怕它的有些结论无法直接观测、证实，但研究并讨论这一理论的所有结论是完全合情合理的。如果一个学说能够被证伪，我们不需要观察、检验它的所有预测，只需要保证至少一个即可。

因此，科学上能够被验证的是数学化的理论，而不一定是理论的预测。

举个例子，因为爱因斯坦的广义相对论成功地做出了我们可以观察的预测，所以我们也会认真对待它做出的那些无法观察的预测，就比如黑洞里发生的事情。

类似地，如果我们认为暴胀学说和量子力学迄今为止做出的成功预测令人赞叹，那我们就同样需要认真看待它们的其他预测，包括平行宇宙。

目前来看，在可检验性方面，弦论显然还不能跟暴胀学说和量子力学相提并论。然而我怀疑，即使弦论最终证明是错的，第二层多重宇宙仍然有可能存在。数学方程拥有多个解的现象很常见。只要描述现实世界的基本方程存在多个解，那么永恒暴胀形成巨大的空间区域，就能够实现每一种解。

例如，描述水分子运动的方程式（与弦论毫无干系）可以给出三种不同的解，分别对应水蒸气、液态水和固态冰。类似地，如果空间本身也存在不同的相态，那么暴胀将倾向于实现所有的相态。”

另外一位资深宇宙学家，波士顿塔夫茨大学的教授亚历山大·维连金对埃利斯的质疑也给出了这样的回应：

“实际上，多重宇宙图景有可能被观测实验验证。假如我们这个宇宙与其他泡泡宇宙发生碰撞的话，就会在宇宙微波背景辐射上留下痕迹，也就是一个辐射密度或高或低的圆形斑点。

如果能探测到与预测密度相符的斑点，就可以作为泡泡宇宙存在的直接证据。相关研究已经开始，但是没有人能保证这种碰撞在我们的宇宙视界内发生过。

此外，还有第二种方法，就是利用多重宇宙的理论模型来预测我们这个宇宙其他区域的物理常数。这些常数的数值在各个泡泡宇宙中都各不相同，我们难以做出准确的预测，但仍可以从统计学入手，预测物理常数的哪些取值最有可能被多重宇宙中的典型观察者观测到。

而我们就是典型观察者，这也是宇宙学第一原理，即平庸原理的基本假定。我们就能预测我们所在的泡泡宇宙中物理常数的可能取值。这套方法曾被用来预测暗能量密度的取值，而观测证据与预测值非常接近，这改变了很多人的观念。”

在质疑平行宇宙理论的阵营中，还有一个最常听见的声音，那就是这套理论与奥卡姆剃刀原理相悖：为了解释我们已知的宇宙为什么会这样而引入了太多的假设，把事情变得极为复杂，为了解释一个双缝干涉实验，不惜分裂出无数个宇宙，这动静闹得也太大了吧。


双缝干涉


面对这个有力的质疑，泰格马克教授给出了一个无比优美的回答，至少在我看来是这样，我找到了久违的满足感。

“请问，一个所有自然数的集合，究竟是整个集合简单呢，还是其中的某个数字简单？你多半会以为单个数字要简单。错了，整个集合可以用一个极简单的电脑程序产生，只需定义数字1和加法运算，整个集合就出来了。然而，定义单个数字所需要的空间却可能长得惊人。

同样，爱因斯坦场方程的所有解的集合比某一特定解要简单。因为前者只用几个方程描述，而后者却需要规定有关某一超曲面的大量初始数据。

所以，当我们把某一集合的所有组成部分作为一个整体考虑时，这样的整体往往具有内在的对称性和简单性，但当我们把注意力放到集合的某一特定元素时，对称性和简单性便会消失，复杂度反而增加了。

在这个意义上，层次越高的多重宇宙其实越简单。

从我们的宇宙走到第一层多重宇宙，就省去了规定初始条件这一步；

升级到第二层时，又省去了规定物理常数的需要；

到了第四层，干脆就什么都用不着规定了；

从上帝视角来看，多重宇宙是简单得不能再简单了。

当我们再次深入思考四个层次的平行宇宙，我们就会发现，那些最简单、最优美的理论，天生就包含了平行宇宙概念。

而要否定那些宇宙的存在，我们反而要做出很多假定，例如有限空间、波函数坍缩以及本体上的不对称等等，理论其实是在被复杂化。

我想再次请问，是让这些平行宇宙存在更优美，还是我们用一大堆复杂的理论剔除它们更优美呢？”

我不得不承认，泰格马克教授的这个回答实在漂亮！
但是不管怎么讲，平行宇宙理论现在依然处在起步阶段，还有许多概念性的问题等待解决。另一位国际知名的物理学家，斯坦福大学的伦纳德·萨斯坎德教授说：

“我敢打赌，在下个世纪之交，哲学家和物理学家将怀念今日。他们会兴致勃勃地回忆起这样一个黄金时代：20世纪传统而又狭隘的宇宙观让位于更为宏大、美好的多重宇宙观。”

在科学诞生之前，人类的宇宙观一次一次地被伟大的哲学家们刷新着。但是科学诞生以后，刷新人类宇宙观的使命就转移到了物理学家们身上。
我们曾经以为自己是宇宙的中心，但是

哥白尼让我们知道了地球只是太阳系的一员；哈勃让我们知道了银河系只是宇宙总星系群中的一员；爱因斯坦让我们知道了宇宙的时空结构；

人类被自己的发现一次又一次地震撼着。
现在我们又发现很可能存在无穷无尽的平行宇宙，到了这一步，人类这点可怜的想象力已经不够用了。面对宇宙，我们会变得更加谦卑。作为回报，人类会生活在一个更加宏伟的世界，一个超越祖先最狂野想象的世界。
下一节，我将带你尽情放纵想象力，去看一看物理学家们的脑洞到底能开到多大。
猜想

本节是在假定某种平行宇宙理论是正确的前提下所做出的各种大胆、甚至有些疯狂的猜想。如果你有兴趣创作科幻小说或电影的话，我想今天的内容会给你提供很多创意素材。




按照暴胀多重宇宙的模型，我们的宇宙只是无穷多个宇宙泡泡中的一个，别的宇宙泡泡可能与我们这个宇宙有着完全不同的物理常数，例如有些宇宙的光速不是 30 万公里/秒，有些宇宙的万有引力常数比电磁力常数（静电力常量）还大。




那我们就不禁好奇，在这些与本宇宙拥有不同物理常数的宇宙中，是否有可能存在生命呢？如果这个问题的答案是“有可能”，我想请你一边看我叙述一边思考：这会拥有什么样的重大意义？
有两位物理学家兼宇宙学家就在研究这个问题，他们是美国的高能物理学家詹金斯和以色列的理论物理学家佩雷斯，他们在《科学美国人》上共同署名发表了一篇名为《到宇宙之外寻找生命》的文章。
相信你已经知道本宇宙有四种基本力：

万有引力电磁力弱核力强核力

那么是不是必须要有这四种力才能形成类似我们这样的宇宙呢？答案是不必。
2006 年，佩雷斯的研究团队发现了一套物理学定律，它只依赖于自然界中的三种力，也就是不需要弱核力，居然也能够演化出一个适合生命存在的宇宙。
在这个没有弱核力的宇宙中，质子聚变成氦这种常见的核反应将不可能发生，因为热核反应要求 2 个质子转变成中子，而弱核力是这种反应的基本条件。但是，创造元素还可以通过其他途径。
比方说，在我们的宇宙中物质的数量远远超过了反物质的数量，但是我们只要把控制正反物质对称性的参数稍加改动，就足以确保大爆炸核合成能够产生出大量的氘核。氘是氢的一种同位素，也叫重氢或者氢 2，原子核中比氢原子核多出一个中子。这样一来，通过一个质子加一个氘核聚变成一个氦 3 的核反应，恒星仍然能够发光发热。
我建议，作为科学爱好者，你不必太去追究这个过程的详细原理到底是怎么回事，我们相信物理学家们的研究成果就好了。
佩雷斯发现，跟我们宇宙中的同类恒星相比，这种无弱核力恒星的温度会低一些，尺寸也要小一点。根据美国普林斯顿大学天体物理学家亚当·伯罗斯的计算机模拟，这种恒星可以持续“燃烧”大约 70 亿年，能量辐射率只比太阳低几个百分点。




而且，这种恒星也能通过一步接一步的核聚变反应，合成越来越重的元素，一直到铁，甚至能一直合成到元素序号为 38 的锶。有了这些重元素，那么一颗类地行星就能形成，只不过在无弱核力的星球上，由于没有了放射性衰变，所以行星的内部就会缺乏热源，板块活动和火山活动这些地质活动几乎就不可能出现，但潮汐力仍有可能对行星的表面产生影响。
而这颗行星上的化学活动和地球上的倒是不会有本质差别，除了这颗行星上的元素周期表大概只能到 38 号，比锶更重的元素可能不会存在，或者极其微少。但是，并没有哪一条物理法则禁止在这样的星球上产生我们已知的生命形式。
文章的另外一位作者詹金斯也在做着和佩雷斯差不多的研究。他们采用的方法是对标准模型中的一组参数进行微调，例如在保证有机化学过程仍然能够发生的前提下，6 味夸克中的 3 味轻夸克的质量可以在什么样的范围内变动。
他们仔细分析过这样一个宇宙：上夸克和奇异夸克的质量大致相同，下夸克则要轻得多。这样一来，构成原子核的就不再是质子和中子，而是中子和另外一种重子——所谓的西格玛负超子。
呵呵，不要问我理论细节，我跟你一样，也是看个热闹，这些高大上的名词我们假装听懂就好了，反正先混个耳熟，聚会聊天的时候只要面不改色地侃侃而谈，听的人就会景仰得连大气也不敢出一声，就像我现在一样。
詹金斯和他团队的研究结论是：即便是这样一个完全不同的宇宙，也可以存在氢、碳、氧的稳定同位素，因而可以发生有机化学过程。至于这些元素能否在这些宇宙里大量形成，足以让生命在某个地方诞生并开始进化，还需要更多的研究，但至少可能性是存在的。
读到这里，我刚才提出的那个问题，不知道你想好了没有？
如果上面说的这一切都是真的，它就为我们找到了另外一种可能证实平行宇宙存在的方法。假如有一天我们收到来自外星文明的信息，解读信息后我们发现这个文明所在宇宙的物理常数，或者从他们的世界构造中我们推测出他们的物理常数与本宇宙的不同，那么这就是一个平行宇宙存在的铁证。
你可能想问：我们怎么可能和别的宇宙泡泡进行通讯呢？
目前有一种理论认为引力是可以穿透宇宙泡泡的，换句话说，可以用引力波与别的宇宙泡泡进行通信。


引力


当然，这也只是个假说，并没有得到任何实验数据的支持。但我一开始就说了，今天的主题是科幻素材，是帮助大家创作科幻作品的。我们不妨脑洞开得更大一点，假如来自另外一个与本宇宙物理结构不同的宇宙的外星人来到地球，他们能存活吗？
我想，如果直接暴露在本宇宙，肯定瞬间玩完，但是如果他们用某种类似能量场一样的保护罩将自己与本宇宙隔绝开，那或许就能够维持稳定。好吧，这个问题先停在这里，不再往前走了，实在太科幻了。
我们再来开一个更大的脑洞。
你看过马特·达蒙主演、2010 年上映的科幻电影《命运规划局》吗？这是根据著名的科幻小说作家菲利普·迪克的一篇短篇小说改编的，在豆瓣上的评分只有 6.9 分，在科幻大片中，这是很低的分数。
网友的典型评价是这样：

“故事本身站不住脚，来无影去无踪，类 1984 的设计和‘自由意志’都是表壳，动机几乎落入唯神论，完全可以当民间神话看。”
“这哪里是科幻片，有科幻元素吗？瞎编得没谱，还不如月光宝盒呢？”

说实话，我挺为它鸣不平的，同时也觉得可惜，如果导演让我做个顾问，让我对剧本做出一些改动，增加一些科学元素进去，或许马上能拉高这部片子的评分。
为了节约时间，电影情节我不再赘述，反正就是一群超人能调整别人命运的故事。如果编剧能够把平行宇宙的概念作为科学元素植入进去，那么原本看上去完全不靠谱的神话，瞬间就能成为一部硬科幻电影。
在电影中，每个超人手里面都有一本笔记本，打开一看，就像是一副城市下水管道的分布图，男主、女主的命运就是笔记本上两根前进的线条，线条的交叉点就是俩人相遇的时空坐标。
硬科幻和软科幻的差别就在于有没有合理的科学解释，哪怕再疯狂的剧情设定，只要有合理的解释，观众就会叫好。
根据埃弗里特的多世界诠释，我们的每一次选择都表示是一次宇宙的分裂。而人的命运就是由无数的选择组成的，你之所以是你，无非就是无数个记忆片段的组合，人的命运其本质就是一条记忆片段连成的线。




当你做出一个选择时，在你自己看来是自由意志让你做出了选择，而从上帝视角来看，其实没有选择，所有可能的选择都发生了。从上帝视角来看，作为一个记忆的主体，你就是在无数个平行宇宙中不停地切换、穿梭，每一个平行宇宙中的记忆片段连在一起，就构成了你的人生，也就是你的命运。
打个比方，我们每个人都是在玩一场跳棋游戏，从这个平行宇宙跳到另外一个平行宇宙，每一步都有无穷多种选择，将你跳过的路径连在一起，形成记忆，放进你的脑子中，这就构成了一个独一无二的你。这就从科学的角度解释了电影中超人或者说上帝手里面那本命运故事书的原理。
讲到这里，善于哲学思考的人可能会想，其实这还是没劲，假如真有这样的上帝视角，那么即便有无穷多个命运故事，在上帝眼里依然没意思，因为上帝可以用无穷多个故事本记录这无穷多个命运故事，既然是写好的故事，那也就意味着这些故事仍然像是旧报纸，对于上帝来说没有任何惊奇之处，不值得去干预，或者说所有干预的结果也不过是另外一本故事书上写好的故事而已。
你能想到这一步，真的已经很深刻了，但我还是想告诉你，事情比你想得还要复杂。一百多年前，就有个数学家证明了一件听上去非常古怪的事情，即便上帝有无穷多本故事书，也不可能把一个人所有的命运故事都记录下来，永远存在他没有记录下来的命运故事，而且还是多了无穷多个。
可能有些人已经猜出我说的这个数学家是谁了。没错，他就是创立集合论、后来又被自己的集合论折磨得精神失常的伟大数学家康托。他的那个数学证明俗称“康托的对角线证明”。
接下来，我将证明为什么上帝也没有办法记录你所有可能的命运故事。
现在我们假设你的一种命运故事就是一串无限长的数字，为什么是无限长呢？你可能会说人的寿命有限，所以数字串的位数也应该是有限。请注意，位数不代表寿命，因为人的每一步选择都有无数种可能性，因此人的命运故事也是无数种排列组合，我们只是给每一种命运故事一个数字串来编号，仅此而已。
现在我们又假设上帝手里面有无限多本故事书，他想用这无限多本故事书来一一对应你的每一种不同的命运。他能做到吗？如果我们没学过集合论，从直觉上判断，那应该肯定能啊，故事书有无限多本，那还有什么不能做到的。
古怪就古怪在这个地方，下面重点来了，我们用反证法。
假定上帝已经把每一种命运和每一本故事书对应起来了，于是我们把每一个数字串纵向排列起来，就是你把每一个数字串想象成一根珍珠项链，每一个数字就是一颗珍珠，然后把这些项链排列成梯子的形状。




现在，如果我们能创造出一个数字串，它不是这个无限长的梯子中的任何一根项链，那么就等于证明了上帝即便有无限多本故事书也无法把你的命运都记录下来。
好，怎么创造这个数字串呢？

这样，这个新数字串的第一位取第一根项链的第一颗珠子，第二位取第二根项链的第二颗珠子，第三位取第三根项链的第三颗珠子，以此类推，如果要取的这些珠子用一根线连起来的话，你会看到这根线就是这个梯子的对角线。

到这一步还没完，因为取出来的这串数字串也有可能是和梯子中的某一根项链完全一样的，但我们再做一步，就可以保证一定不一样了，怎么做？就是把这个新数字串的每一位数字都加 1，或者加上任何一个数字。

这样一来，这个新数字串的第一位就和第一根项链的第一位一定不同，第二位和第二根项链的第二位一定不同，以此类推，这个新数字串就肯定不是这个梯子中的任何一根项链了。

证明完毕。

而且，最重要的是，这个新数字串有无穷多个。

好了，我承认，让你马上搞懂这么抽象的一个证明过程，对你的要求还是有些苛刻的。
如果你没弄懂这个证明过程，没关系，你在网上用关键词“集合论对角线证明”或者“康托对角线证明”来搜索视频，很容易找到视频讲解，如果在黑板上或者用动画演示出来的话，这个证明过程基本上小学生也能看懂，一点儿也不难。
到这里，我就该抛出最后的心灵鸡汤了：即便是上帝，也无法知道你全部的可能命运，更不要说算命先生了，在我们的余生中，命运故事的可能性比无穷多还要多无穷多个。只要我们认真活着，就有比无限多还要多无限多的可能！
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你知道么，如果你问的这事儿有了准确的答案（不是有没有这种答案），这个答案是可以去拿诺贝尔奖的，而且可以分期分批的拿一百年。

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平行空间不好回答，平行事件是存在的，我曾经也碰到过，就是正在发生的事以前貌似在哪遇到过，并且将来发生的进展和映像中的一模一样！


飞碟原理这个我来答复，反重力了，准确的说是制造重力场，外星人的飞碟能制造控制重力场的大小和方向，类似于人类的电磁线圈，能制造磁场那样，电机里的磁场有无及大小方向就是可以控制的，飞碟控制重力场的方向就能控制飞行方向，控制大小就能控制飞行速度，还有外星人控制飞碟是通过“人机对话”--意念控制，无需操作手柄系统，类似于人类骑车那样，大脑想什么，身体自动平衡就可以骑车了，外星人控制飞碟也是类似，至于地球重力场的影响相对飞碟来说就是小儿科，就像骑自行车地上有颗灰粒影响，当然人类为了克服重力场花了太多的代价！
     当然飞碟这么灵活的动力怎么来的，这要提到飞碟的引擎，类似于湮灭反应，化学能显然不够的，飞碟可不是烧油，类似于核能了，但效率高很多，人类核能反应湮灭的质量太少，但飞碟的引擎就不一样了，达到完全湮灭，不产生热量，要是想核反应上亿度高温那飞碟的体积要大很多，这个引擎上的科技我还在研究，方向大概是这样，原理我还没搞明白！

见贤思齐380

一个提问两个问题稳赚不亏啊
世界有没有平行世界目前为止还没有答案，仅仅只是猜想与解释。也没有实验可以确切的证实平行宇宙的存在，属于一种纯推测的假说。当时提出这个概念很大程度上也是为了解释时空穿梭后会产生的悖论。
另外，外星飞碟什么原理身为地球人我无力解释。但是地球上研制飞碟可能用到的原理我还是知道的。一种是用喷气产生的力作为反推力实现平滑上升，一种是将地球的微弱磁场在飞碟中扩大从而产生反重力。当然，这些技术都还十分的不成熟，基本上还是理论，而且真实性有待考察。
这两个问题放在一个世纪后都不一定解决的了啊