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看到平行時空這樣的概念，意思是說，在世界上存在著另外一個宇宙，那個宇宙中也有一個你，只不過你們彼此無法感知到對方的存在，因為人類是三維生物，而平行宇宙實際上屬于四維空間。也有不少人會認(rèn)為，夢境實際上反映了平行宇宙中那個自己的經(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，往往就會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，因為宇宙無限大，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性。如果是這樣，那我們必須將其劃分為一個個無法看到彼此的、拼湊而成的區(qū)域。這僅僅是因為這些區(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)域是獨立的宇宙。

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

但它們不會一直保持這樣的狀態(tài)，最終光會跨越這道鴻溝，所有的宇宙最終會合并。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)的地方有一個與我們完全相同的可觀測宇宙。這個距離可以估計為大約10的10次方到118次方米。

第二個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，宇宙最初是一個無限小的點，然后以難以置信的速度膨脹成一個滾燙的火球。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)會被微小的機(jī)會變化所擾亂，而這種變化也會被超光速膨脹摧毀。這些波動現(xiàn)在保存在宇宙微波背景輻射中，即大爆炸的微弱余輝。這種輻射遍布整個宇宙，但并不是完全均勻的。幾個裝載在衛(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。目前的觀點認(rèn)為，大爆炸發(fā)生在一個普通的空間中，這里不包含物質(zhì)，但充滿能量，被稱為“假真空”。然后它像一個不斷擴(kuò)大的泡沫一樣增長。但根據(jù)這個理論，假真空也應(yīng)該經(jīng)歷一種膨脹。與此同時，其他“真正真空”的泡沫宇宙可能會出現(xiàn)。這種情況被稱為“永恒膨脹”，說明有不止一個、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，因為它們一直在以超越光速的速度膨脹。

Tips：假真空是一個理論上的空間區(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。在上個世紀(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反向的迷你大爆炸。這意味著，黑洞產(chǎn)生的這個過程也有可能會變成大爆炸，在其內(nèi)部產(chǎn)生一個全新的宇宙。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。

一個有限的宇宙會顯示出許多特征，使我們能夠確定我們不是生活在無限的時空海洋中。我們會測量空間曲率，并且發(fā)現(xiàn)宇宙在某種程度上像一個球體，如果在直線上行駛足夠長的時間就會回到起點。如果宇宙是有限的，我們將看到大爆炸剩余的溫度波動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，而是通過實驗測試。然而，從理論上來說，另一個宇宙和我們所在的宇宙都是分別獨立的，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，因為那些不斷膨脹的泡沫宇宙在發(fā)生碰撞時應(yīng)該會留下可探測的痕跡，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)行實驗設(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，實驗驗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，我們可能會做出統(tǒng)計預(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，因為它們只有在所有這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。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，神話故事中因為發(fā)生的故事大多與人界有關(guān)系。

其實放到現(xiàn)在我們都很容易能夠想到，這實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，因為熱空氣的密度較小。

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。

而量子電動力學(xué)的解釋是，光粒子從一個點傳播到另一個點時總是走最短時間的路徑，為了在最短的時間內(nèi)從一個點到達(dá)另一個點，光粒子會選擇走“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吸收太陽的能量并變得非常熱。當(dāng)這些條件都存在時，最靠近地表的空氣最熱、密度最小，空氣密度會隨著高度的增加而增加。陽光從天空傳入觀察者的眼睛時，并不是沿直線傳播的。人腦假設(shè)光沿直線傳播，但事實上并非如此。比如，在炎熱的日子里，人們在查看前方道路時一樣會看到天空，因為來自天空的陽光走的不是直線，從而最大限度地減少了傳播所花費的時間。

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)活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。

一個簡單的實驗可以證明光束在垂直密度梯度中彎曲的方式。將一個長玻璃罐裝滿水，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，就會發(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。沙漠里有時會有可貴的礦床，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)和實驗結(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臺階。