什么叫多元宇宙？

多宇宙（或者称为多世界、平行宇宙）理论，来自于休?6?1埃弗莱特(Hugh Everett III）对量子力学的解释。

首先我不清楚楼主您对量子力学了解的程度，因此我把我的回答扯得长一点。众所周知，量子力学哥本哈根解释认为观测者对微观世界是有影响的，特别值得一提的有趣实验是“电子究竟穿越了哪条缝”“量子自杀”“薛定谔的猫”等等。但是把人类意识牵扯到对微观世界的决定上面似乎存在重重哲学上的困难，以至于后来的许多科学家都提出了区别于此的其他解释，其中尤以埃弗莱特的多宇宙理论赢得了众多的支持。

为了你能更好的理解多宇宙解释，我不妨把电子双缝实验叙述的详尽一些。

经典理论看来，在电子双缝干涉的实验中单个电子只通过了一条狭缝，在一条狭缝中穿过的粒子却发生了干涉，我们若想在两道狭缝处都安装上某种仪器，为的是记录下来电子路径或者发出警报，那不就成了？这种仪器又不是复杂而不可制造的。而实际上我们的确可以装上这种仪器。但是，一旦我们试图测定电子究竟通过了哪条缝时，我们永远只会在其中的一处发现电子。两个仪器不会同时响电子是一个粒子，它每次只能通过一条狭缝，奇妙的是，一旦我们展开这种测量的时候，干涉条纹也就消失了。哥本哈根的解释认为人意识的参与导致了电子波函数的坍缩。

（以下内容选自参考资料《上帝掷骰子吗——量子物理史话》，）

我们无法准确地定义一个“观测者”！一个人和一台照相机之间有什么分别，大家都说不清道不明，于是给“意识”乘隙而入。而把我们逼到不得不去定义什么是“观测者”这一步的，则是那该死的“坍缩”。一个观测者使得波函数坍缩？这似乎就赋予了所谓的观测者一种在宇宙中至高无上的地位，他们享有某种超越基本物理定律的特权，可以创造一些真正奇妙的事情出来。

真的，追本朔源，罪魁祸首就在暧昧的“波函数坍缩”那里了。这似乎像是哥本哈根派的一个魔咒，至今仍然把我们陷在其中不得动弹，而物理学的未来也在它的诅咒下显得一片黯淡。拿康奈尔大学的物理学家科特?6?1戈特弗雷德(Kurt Gottfried)的话来说，这个“坍缩”就像是“一个美丽理论上的一道丑陋疤痕”，它云遮雾绕，似是而非，模糊不清，每个人都各持己见，为此吵嚷不休。怎样在观测者和非观测者之间划定界限？薛定谔猫的波函数是在我们打开箱子的那一刹那坍缩？还是它要等到光子进入我们的眼睛并在视网膜上激起电脉冲信号？或者它还要再等一会儿，一直到这信号传输到大脑皮层的某处并最终成为一种“精神活动”时才真正坍缩？如果我们在这上面大钻牛角尖的话，前途似乎不太美妙。

那么，有没有办法绕过这所谓的“坍缩”和“观测者”，把智能生物的介入从物理学中一脚踢开，使它重新回到我们所熟悉和热爱的轨道上来呢？让我们重温那个经典的双缝困境：电子是穿过左边的狭缝呢，还是右边的？按照哥本哈根解释，当我们未观测时，它的波函数呈现两种可能的线性叠加。而一旦观测，则在一边出现峰值，波函数“坍缩”了，随机地选择通过了左边或者右边的一条缝。量子世界的随机性在坍缩中得到了最好的体现。

要摆脱这一困境，不承认坍缩，那么只有承认波函数从未“选择”左还是右，它始终保持在一个线性叠加的状态，不管是不是进行了观测。可是这又明显与我们的实际经验不符，因为从未有人在现实中观察到同时穿过左和右两条缝的电子，也没有人看见过同时又死又活的猫(半死不活，奄奄一息的倒有不少)。事到如今，我们已经是骑虎难下，进退维谷，哥本哈根的魔咒已经缠住了我们，如果我们不鼓起勇气，作出最惊世骇俗的假设，我们将注定困顿不前。

如果波函数没有坍缩，则它必定保持线性叠加。电子必定是左/右的叠加，但在现实世界中从未观测到这种现象。

有一个狂想可以解除这个可憎的诅咒，虽然它听上去真的很疯狂，但慌不择路，我们已经是nothing to lose。失去的只是桎梏，但说不定赢得的是整个世界呢？

是的！电子即使在观测后仍然处在左/右的叠加，但是，我们的世界也只不过是叠加的一部分！当电子穿过双缝后，处于叠加态的不仅仅是电子，还包括我们整个的世界！也就是说，当电子经过双缝后，出现了两个叠加在一起的世界，在其中的一个世界里电子穿过了左边的狭缝，而在另一个里，电子则通过了右边！

去吧，除了这些，还有其他的世界。斯蒂芬?霍金

关于宇宙比较有趣、略带神秘色彩的话题是，我们感受到的现实可能不是唯一的版本。也许还有其他的宇宙，甚至可能有不同版本的我们，不同版本的历史以及不同版本的结果，一个各种各样的多元宇宙。今天我们就聊下多元宇宙和平行世界的区别，为什么我们认为多元宇宙存在，而平行宇宙只存在于科幻小说之中？

我们自己的宇宙

据目前最强大的望远镜观测到的宇宙尺度，以及在理论上的预测而言，宇宙的规模十分庞大，包括光子和中微子在内，我们的宇宙包含了约10^90个粒子，这些粒子聚集成了几千亿到几万亿个星系。就平均来说，这些星系中的每一个都有大约1万亿个恒星，我们所知道的一切均散布在宇宙中一个直径约920亿光年的球体中。

但是，不管我们在地球的位置上看到了什么？例如：各个方向上星系都是远离我们，各个方向宇宙看起来都是一样的。但这并不意味着我们处在一个有限宇宙的中心。而事实的情况恰恰相反。

在我们看来，宇宙的大小是有限的，而我们看不见比特定距离（可观测半径）更远的东西的原因不是因为宇宙的大小真的是有限的，而是因为宇宙只在其当前状态下存在了有限的时间。大爆炸以来，宇宙在时间和空间上都不是恒定不变的，而是从一个更均匀、更热、更稠密的状态发展到了今天更混乱（相对的）、更冷、更分散的状态。

空间的膨胀给了我们一个丰富的宇宙，其充满了许多代的恒星，一个残留辐射的超冷背景，星系离我们越远，膨胀得越快，而我们能看到的距离是有限的。这个极限是由大爆炸那一刻起，光所能传播的距离决定的。

这也并不意味着除了我们所能看到的宇宙之外就没有更多的宇宙了。而事实上，从观察和理论的角度来看，我们完全有理由相信还有更多，甚至可能无限多的宇宙。

通过观测，我们可以测量一些不同的量，包括宇宙的空间曲率，它在温度和密度上有多平滑和均匀，以及它是如何随时间演变的。

我们发现宇宙在空间上是平坦的，并且在一个比可观测宇宙大得多的体积上是一致的，也是平坦的，因此，在我们能看到的范围之外，在几千亿光年各个方向上的宇宙与我们的可观测宇宙非常相似。

暴胀理论如何创造多元宇宙

从理论上讲，我们可以把大爆炸推回到一个任意高温，稠密，膨胀的状态，但我们发现宇宙并没有在早期变得无限热和稠密，相反，在大爆炸之前，宇宙还经历了暴胀时期，并且创造了大爆炸的初始阶段。

在宇宙暴胀时期的这个阶段，宇宙不是充满了物质和辐射，而是充满了空间本身固有的能量：一种导致宇宙以指数膨胀的能量。随着时间的推移胀率会增加一倍，然后是四倍、八倍、十六倍、三十二倍等等。

有关暴胀理论的更多信息，大家可以在头条APP中搜索「暴胀理论」，看它是如何诞生大爆炸的初始状态的。

因为膨胀不仅是指数级的，而且在非常快的?翻倍?，这个过程发生在大约10^-35秒的时间尺度上。也就是说，当10^-34秒过去时，宇宙的大小大约是它初始大小的1000倍；当10^-33秒过去时，宇宙大约是其初始大小的10^30（或1000^10）倍；当10^-32秒过去时，宇宙的大小大约是初始大小的10^300倍，以此类推。

很显然，我们的宇宙并没有永远的以这种方式膨胀，因为你现在正在玩手机（意思是如果我们宇宙一直这样膨胀，就不产生任何物质结构，当然也不会有我们），所以暴胀必须结束，大爆炸才会发生。我们可以把宇宙暴胀想象成：在一个非常平坦的山顶上，就像一个球慢慢地滚下来。只要这个球保持在接近山顶的地方，慢慢滚动，暴胀就会继续，宇宙就会呈指数级膨胀。然而，一旦球滚入山谷，膨胀就结束了，这种滚动行为导致能量消散，将空间本身固有的能量转化为物质和辐射，将我们从一种膨胀状态带入热大爆炸。（下图上）

当一个球滚进山谷时，暴胀就结束了。膨胀场是量子场（中间），随着时间的推移而扩散。许多空间区域（紫色、红色和青色）暴胀结束，更多的空间区域（绿色、蓝色）暴胀还在继续，可能会持续一段时间（下图）。

在我们开始了解暴胀之前，有几件事值得一提：

暴胀不像一个现实中的球（经典场），而更像一个随着时间扩散的波，一个量子场。而这个量子场会导致更多的空间区域发生暴胀。这意味着，随着时间的推移越来越多的空间发生暴胀，某些地区，在概率上，暴胀会结束，而其他地区暴胀会继续。暴胀结束的区域会产生大爆炸和一个像我们这样的宇宙，而没有发生大爆炸的区域会继续暴胀更长时间，它们结束时也会发生大爆炸！随着时间的推移，由于膨胀的动力，暴胀结束的两个区域将不再相互作用或碰撞（也就是没有任何的联系）；因为暴胀没有结束的区域会在它们之间扩大，把它们彼此分开。这样就产生了更多的，彼此分离、没有因果关系的宇宙，我们称为多元宇宙。

暴胀可能在任何给定的时间在任何一个区域的50%以上结束（用红色的X表示），但仍有足够多的区域会继续暴胀下去，不会有两个宇宙发生相互作用。

基于已知的物理定律和我们宇宙中仅存的观测数据，告诉了我们一些暴胀的状态。也就是说，我们不太了解这种暴胀状态，这就带来了大量的不确定性和可能性：

我们不知道这种暴胀状态到它结束并引发了热大爆炸持续了多久。我们的宇宙可能只比我们所能观测到的部分大一点点，可能比我们所能看到的大很多的数量级，也可能是真正的无限大。我们不知道暴胀结束的各个区域（宇宙）是否都是一样的，或者它们是否与我们的区域（宇宙）有很大的不同。例如一些基本常数，粒子质量、力的强度、暗能量的量在所有的暴胀结束的区域都是一样的。也有可能，不同的区域，也就是我们认为的不同的宇宙，有不同的物理性质。如果所有的宇宙在物理定律上都是相同的，如果这些宇宙的数量真的是无限的，如果对量子力学的多世界解释是完全正确的，这是否意味着存在平行宇宙的存在，在那里，除了一个微小的量子结果的不同之外，宇宙中的一切都与我们自己的宇宙完全相同？

总的来说，暴胀理论完全支持多元宇宙的存在！那么在另一个世界里，有没有可能有这样一个宇宙，那里发生的一切都和我们这个世界完全一样，只是你无意中做了一件不同的小事，结果就导致了你的生活变得非常不同？这就是我们常说的平行世界。

平时世界有可能吗？

在那个世界里，你的一念之间，奋发图强，最后当上了总统？

在那个世界里，你勇敢、果断，敢于直面任何困难和恶霸？

在那个世界里，你的一个选择让你在面临生死攸关的事件时有了不同的结果？

这是一个令人惊奇的概念：宇宙是为每一种可能的结果而存在的。也就是说所有非零概率的事件都是真实存在的。

如果真的是这样的话，首先，暴胀状态的发生不仅是在很长一段时间内（不仅仅是在我们宇宙存在的138亿年里）而是在无限长的一段时间里。

为什么这么说呢？当然，如果宇宙一直呈指数级膨胀，不仅仅是一瞬间，而是138亿年，或者大约4?10^17秒，那么我们说的是一个巨大的空间体积！尽管宇宙中有暴胀结束的区域，但宇宙的大部分体积都是由暴胀尚未结束的区域所控制的。

所以实际上，我们讨论的至少是10^10^50个宇宙，它们的初始条件可能和我们的宇宙非常相似。10 ^

100000000000000000000000000000000000000000000000000个宇宙，这可能是一个我们能想到的最大的数字。然而，描述粒子相互作用的可能结果，比这个数字更大。

每个宇宙中都有10^90个粒子，我们需要让它们在138亿年的时间里都有完全相同的相互作用的历史，这样我们才能得到一个与我们的宇宙完全相同的宇宙。对于一个有10^90个量子粒子的宇宙来说，要想两个宇宙的结果一样，这是一个很可怕的问题，在138亿年的时间里，这些粒子在10^10^50个宇宙中如何相互作用的？例如，我们在上面看到的数字就是1000！(10^3 !）或者1000的阶乘，它描述了任意时刻1000个不同粒子的排列顺序。注意，这个数(10^3)！要比(10^1000)大得多！

(10 ^ 3)！它更像是10^2477。

但是宇宙中不是1000个粒子，而是10的90次方。每次两个粒子相互作用，不仅会产生一种可能的结果，而是会产生一个完整的量子谱。所以宇宙中粒子相互作用的可能结果远不止是(10^90)！，这个数字比10^10^50这个微不足道的数字大了很多倍。

换句话说，在任何宇宙中，粒子相互作用的可能结果都趋向于无穷大，快于由于暴胀而增加的可能宇宙的数量。

即使不考虑基本常数、粒子和相互作用可能有无数个可能值的问题，事实是，可能结果的数量增长得速度，远远快于宇宙数量的增长！除非暴涨已经存在了无限的时间，否则就没有一个平行宇宙与我们的宇宙相同。只有无限的时间，才会造就无限的可能。

理论支撑多元宇宙，但平行宇宙有点不可能

奇点定理告诉我们，暴胀状态是过去的不完整状态，因此，很可能不会持续无限的时间，而是在过去产生了一些距离有限的点。确实可能存在很多的宇宙（多元宇宙），这些宇宙可能有不同于我们的宇宙的规律，也可能没有，但是确实没有足够的规律来给我们提供另一个版本的自己（平行宇宙）；因为可能结果的数量增长得太快了，比可能数量的宇宙要大的多。

多元宇宙是物理学、哲学的交叉点，也是物理知识的极限，有存在的可能，其意义就是，这些宇宙和我们的宇宙没有因果关系，我们就可以说宇宙是一个多元的宇宙。虽然平行宇宙仍然是探索可能性的沃土，但我们目前对平行宇宙的理解是，它仅存在于科幻小说中。

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