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一楼空着吧


IP属地:北京1楼2016-09-05 20:50回复
    平行宇宙不是科幻小说里虚构出来的,是科学家根据各种观测事实推理的结果,平行宇宙也分好多种,有视界平行宇宙、量子平行宇宙(薛定谔的猫出处) 等等


    IP属地:北京2楼2016-09-05 20:51
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      2025-10-17 20:32:40
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      一、视界平行宇宙
      视界平行宇宙比较好理解,你先想想,如果你就站在这里仰望星空,你能观察到整个宇宙吗?肯定不能吧,为什么呢,不是因为观察的时间不够长或者要什么专业的仪器之类的,这是宇宙的一个特性。宇宙的年龄只有137亿年,而且光的传播也是需要时间的,所以就算用足够长的时间观察,也只能观察到距离我们137亿光年以内的宇宙。但是这个算法还没有考虑到宇宙的膨胀,这里说个基本的概念,我们看到一个东西,不是因为我们的眼睛发出光到这个东西身上去了,而是因为这个东西发出光射到我们眼睛里来,看宇宙里的天体也是一样的,因为宇宙在膨胀,所以它发出光的同时还在不断离我们远去,所以137亿光年以外的天体发出的光到达我们眼睛的时候其实离我们的距离已经不止137亿光年了,这个距离科学家推算的是410亿光年。
      所以,以地球,或者以你为中心,画一个410亿光年的球体,这个球面就是我们的宇宙视界了。这个视界外是我们永远无法观测到的宇宙。因为任何物体移动和信息传递的速度都不能超过光速,所以我们对视界外的宇宙不仅观测不到,也没有办法对它施加任何影响,也就是说,视界外的宇宙跟我们是完全相互独立的。
      这里可能你会提出来一个逻辑漏洞,不是说光速最大吗,为什么有的天体能够在137亿年的时间里跑到410亿光年以外去?这个速度不是超过光速了吗?这个是因为天体不仅是自身在移动,空间本身也在膨胀。
      举个例子好理解一点,你可以想象两群小蚂蚁生活在一个气球的两侧,这个气球会不断的膨胀,这两群小蚂蚁之间的距离会不断增加。有一天呢,其中一群小蚂蚁想知道在这个气球上是否还有别的蚁群,就派出来一只跑的最快的蚂蚁向气球另一边爬过去,这个蚂蚁的速度我们把它想成是我们现实生活里的光速,但是它的速度仍然比不了气球膨胀的速度,所以他和另外一侧的蚁群的距离会变得越来越大,所以他们永远都不会知道对方的存在,他们生活的这两个蚁群就相当于是两个平行宇宙。
      现在我们在想象一下有一个超大超大的气球,上面生活着超多超多的蚁群,每一群的蚂蚁都在其他蚁群的视界之外,那他们就相当于生活在无数的平行宇宙里。再看看我们,就相当于生活在一个410亿光年的球形宇宙里,我们没有办法知道此外还有多少个其他的宇宙。
      而且现在的一些观测表明,目前宇宙膨胀速度在不断加大,所以很多亿年以后,我们宇宙视界里的一些天体也会退出我们的宇宙视界,进入到我们永远观测不到的宇宙区域里去。


      IP属地:北京3楼2016-09-05 21:39
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        二、量子平行宇宙(哥本哈根流派与薛定谔的猫)
        这个要比上面那个视界平行宇宙难理解一点。先介绍几个储备知识。你找个蜡烛,几张纸,一把小刀,就可以完成一个人类科学史上最重要的实验之一——光的双缝干涉实验。这个实验设置很简单,一个点光源通过一张纸的两个狭缝,投射到一个背景板上,我们看不到不是两个光条,而是许多明暗相间的条纹。为什么是明暗相间的条纹呢?这是因为光是一种波,通过两条狭缝以后,相当于在两个狭缝的出口产生了两条新的波。这两条波在背景板上会产生干涉,之所以会明暗相间,是因为光波到到背景板的某个位置时,波峰、波谷刚好叠加在一起,产生了明条纹,波峰和波谷叠加在一起,刚好抵消,形成暗条纹(画图说明)。这个实验是托马斯~杨做的,证明了光的波动性。
        一百多年后,20世纪初,科学家发现电子这样的微小粒子也能够体现出这种波动性,这时候是量子理论兴起的时候。科学家用电子来代替光进行了双缝干涉实验,发现电子在感光屏上的分布和光的干涉条纹一摸一样,如果关闭其中一条缝,那条纹就会消失,说明是通过两条狭缝的电子也产生了某种干涉。但是利用电子的这个实验最让人费解的是这么一种状况:
        就算把电子一个一个的单独发射出来通过双缝,最后再统计所有落在感光屏上的电子,仍然能够形成干涉条纹!
        为什么这是最让人费解的呢,你认真思考一下,一个电子单独被发射出来的时候,它是怎么知道在它通过一条狭缝的时候,旁边还有一条狭缝的,还能够自己去决定和之后或者之前发射出来的所有电子去形成一道条纹呢?就好像所有的电子事先商量好一样。而且,打个比方,电子的大小和狭缝的宽度比起来,就好比一个人跟整个太阳系的直径比起来那么渺小,它怎么会知道在那么遥远的距离之外还有一个狭缝?
        而且,进一步思考的话,还能够发现感光屏上明暗相间的条纹的形状是和狭缝之间的距离有关的,也就是说狭缝距离一变,电子在感光屏上的排列就会发生变化,就好像每一个电子在通过狭缝的时候不仅知道另外一边还有一条狭缝,而且同时还能感受到另一条狭缝距离它有多远一样,不然,这些小电子是怎么根据狭缝距离的不同来形成不同的条纹呢?
        最后,刚才也提到一下,这些电子好像已经提前和之前、之后发射的电子商量好要形成什么条纹一样。


        IP属地:北京6楼2016-09-05 22:11
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          上面这几个问题,真是挑战了当时科学家的认知极限,后来,有的科学家提出来一个比较合理的解释:每一个电子都同时通过了这两条狭缝。
          这是不是更加不好理解了?他们认为,这些电子不是像炮弹或者什么东西是按照某种确定的轨迹运动的,它们在空间中是以一种概率波的形式前进,在进行测量前,一个电子可能处于空间中的任意一个位置,只是处在每个位置的概率不同。换句话说,就是电子在空间里“处处都在,缺又处处都不在”。回到上面那个电子的双缝干涉实验,电子发射以后,它以一个概率波的形式前进,然后同时穿过了两条狭缝,然后通过这两条狭缝的两条概率波发生干涉,形成了新的概率波,这个新的概率波遇到感光屏的时候,因为感光屏的测量行为要求电子必须出现在一个具体的位置,所以电子的概率波就坍缩了,于是电子就根据概率波的分布随机出现在了感光屏的某处,然后足够多的电子过来以后,就在感光屏上形成了明暗相间的条纹。这个解释叫做“哥本哈根解释”,目前量子学里接受最广的一种理论就是这个。
          但是正如你觉得不可思议一样,很多科学家都认为“每一个电子通过两条狭缝”这种说法简直是一派胡言,他们在其中一个狭缝上装了探测器,检测电子是不是同时通过两条狭缝,检测结果发现电子每次都只会通过其中一条,而不是两条,但是,只要装上探测器,感光屏上的干涉条纹就会神秘的消失。哥本哈根流派的科学家提出一种解释:你安装探测器这种就是一个测量行为,导致电子的概率波在通过狭缝的时候就坍缩了,所以就没有办法在之后的感光屏上形成干涉了。
          哥本哈根流派认为在测量之前,粒子的各种可能性是以一种“量子叠加态”的形式存在的,如果你一旦进行测量,那这各种可能性就会坍缩成一种确定的状态。


          IP属地:北京7楼2016-09-05 22:15
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            20世纪前几十年里,包括爱因斯坦在内的很多著名科学家都对这种说法提出了很多质疑。其中就有现在广为流传的“薛定谔的猫”。
            因为薛定谔觉得,为什么大家都会把这种荒谬的理论讨论来讨论去的,是因为我们讨论的对象是电子、原子这种大家很难直接观察的东西,这种东西你随便怎么形容,大家可能不会觉得有什么不对,所以他就想,把这种看不见摸不着的东西和现实的东西联系起来,就能发现这种理论的荒谬之处了。
            于是他设计了一个“思想实验”,所谓思想实验就是说不实际操作,或者没有办法实际操作,只是想象中的一个实验。想象一个放射性的原子,他有一半的概率衰变,一半概率不衰变,如果按照哥本哈根流派的说法,这个原子是同时处于衰变和不衰变的叠加状态,如果我们去观察这个原子,它就会随机坍缩成其中一个确定的状态。好了,我们现在把这种原子和一个毒气装置联系在一起,原子衰变,这个装置会放出毒气,不衰变就不放毒。现在我们把这个装置和一只猫一起放到一个封闭的箱子里。
            然后我们再根据哥本哈根流派的理论来分析,只要我们不打开箱子观察,那这个原子是同时处于衰变和不衰变这两种状态的叠加状态吧,也就是说箱子里的毒气装置也是同时处于放毒和不放毒两种状态,再往下看,这个箱子里头的小猫也是同时处于死和活两种叠加状态,只有当我们打开箱子观察,这只猫才会随机选一种状态出现在我们面前。
            薛定谔就是用这个思想实验里的既活又死的猫来说明哥本哈根流派的观点是多么的不合理。但是事与愿违,经过这么多年,目前接受度最高的关于量子现象的解释仍然是哥本哈根解释,而且薛定谔的猫反倒是成了一种量子理论最流行的大众文化符号。


            IP属地:北京8楼2016-09-05 22:47
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              但是这种理论还是有一些瑕疵的,比如说为什么我们一去观测,这个叠加的量子态就会进行坍缩,没人观察的时候它就处于各种量子叠加的状态呢,难道是因为我们人类在宇宙中这么重要吗?如果不是人去观察,而是一只猫,一只老鼠,一个细菌呢?针对这个问题,有人提出了一种多宇宙解释,也就是量子平行宇宙理论。
              好了,终于进入正题了,有了前面这些铺垫,量子平行宇宙理论就会好理解一点了。这种理论是认为我们进行观测的时候,并不是发生什么坍缩,而且整个宇宙进行了分裂,分裂成了几个平行宇宙,每一种宇宙对应一个量子的状态。拿前面说的电子双缝干涉实验来说,电子通过双缝的时候,整个宇宙就分裂成了两个平行宇宙,其中一个宇宙里的电子通过了左边那条缝,另一个宇宙里通过了右边,而我们观测者只是被随机分配到了其中的一个宇宙里,比如说如果我们观测到电子通过的是左边那条缝,可能在另一个宇宙里,有和我们一摸一样的人观测到电子通过右边那条。
              同样,我们用薛定谔的猫来说明,在打开箱子之前宇宙就进行了分裂,我们被随机分配到了死猫或者活猫的宇宙里去了,只不过是我们需要打开箱子才能发现这个结果,如果我们打开发现薛定谔的猫活的好好的,可能在另一个平行宇宙里我们正在讨论这猫为啥死掉了。
              既然是分裂成了两个平行宇宙,那为什么会在感光屏上形成干涉条纹呢?这是因为当引起宇宙分裂的粒子足够少的时候,两个平行宇宙之间还可以产生微弱的联系,也就是说左缝宇宙能够感受到右缝宇宙的存在,然后我们去观测的时候,因为我们人和用的仪器的粒子数量都很大,就会切断两个平行宇宙间的联系,从而导致干涉条纹消失。
              以上就是量子平行宇宙观点了。


              IP属地:北京9楼2016-09-05 23:01
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