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最前线|科学验证平行星空是真实存在的



最前线|科学验证平行星空是真实存在的
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平行星空的存在似乎是科幻小说作者编出来的 ， 而与现代理论物理相关性不大 。 但我们生活在由无限多个平行星空构成的“多重星空”中这个想法 ， 长期都被认为是科学上的可能性——虽然在物理学家中间这仍是一个激烈争辩的问题 。 找到一种方法来测试该理论的竞赛已经开始 ， 包括搜索天空寻找与其它星空碰撞的迹象 。
主要的是记住多元星空观实际上并不是一个理论的 ， 而是我们当前对理论物理的理解的结果 。 这种分别是至关主要的 。 我们没有一挥手说：“要有多重星空” 。 相反 ， 星空是无限多个中的一个的观点来自于目前的量子力学和弦理论 。
多个全球解释
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你可能听说过薛定谔的猫思想实验 ， 这是一只生活在封闭盒子里的怪异动物 。 打开盒子的行为使我们能选定猫的可能未来古代之一 ， 包括一种既死又活的 。 这之所以显得如此不可能的真相 ， 只是因为我们的人类直觉不熟悉它 。
但根据量子力学的神秘法则这是完全可能的 。 它可能发生的真相是量子力学中的可能性空间是很大的 。 在数学上 ， 量子力学状态是所有可能状态的总和(或叠加) 。 在薛定谔猫的例子里 ， 猫是“死”和“活”的状态叠加 。
但是 ， 我们怎么在实际意义上解释这一点？一种流行的方法是把所有这些可能性想象为记账设备 ， 这样唯一“客观真实”的猫状态就是我们观察到的那个 。 然而 ， 同样可以选择接受所有这些可能性都是真实的 ， 并且它们存在于多重星空的不同星空中 。
弦论景象
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弦理论是我们最有希望能够统一量子力学和引力的途径之一 。 这相当困难 ， 因为引力在如原子和次原子粒子的小尺度上是如此难以描述——这是量子力学的领域 。 但弦理论认为 ， 所有的基本粒子都是由一维的弦构成 ， 可以一次性描述所有已知的自然力：引力、电磁力和核力 。
然而 ， 弦理论在数学上要能工作 ， 至少需要十个物理维度 。 由于我们只能观察到四个维度：高度 ， 宽度 ， 深度(都是空间上的)和时间(时间上的) ， 因此弦理论如果是正确的 ， 它的额外维度必须在某种程度上是隐藏的 。 要能够用该理论来解释我们看到的物理现象 ， 这些额外维度必须以小得看不见的方式蜷缩“紧致化”起来 。 也许在我们四个大维度中的每一个点里 ， 存在着六个额外的无法区分的方向？
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弦理论一个问题 ， 或者有人会说是一个特征 ， 是有很多方式进行这种紧致化——通常鼓吹的一个数字是10500种可能性 。 这些紧致化的每一种将导致一个不同物理法则的星空——如不同的电子质量和引力常数 。 但对紧致化方法也有激烈的反对 ， 所以该问题还没有很好解决 。
但考虑到这一点 ， 明显的问题就是：我们生活在这些可能性中的哪一个？弦理论本身并没有提供一种机制来预测之 ， 因为我们不能测试它 ， 这就使得它毫无用处 。 但幸运的是 ， 来自早期星空星空学研究的一个想法已经把这个错误变成了一个特性 。
早期星空
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在非常早期星空期间 ， 在大爆炸之前 ， 星空经历了一段加速膨胀时期 ， 称为暴涨 。 暴涨最初被引入用于解释为何目前可观测星空的温度几乎是一致的 。 然而 ， 该理论还预测了在这个平衡上的温度波动频谱 ， 且为后来几个航天器所证实 ， 如星空背景探测器 ， 威尔金森微波各向异性探测器和普朗克航天器 。


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