2011年1月24日
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多重宇宙
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多重宇宙延伸閱讀:
1895 年美國哲學暨心理學家威廉‧詹姆士首創「多重宇宙」一詞，意即假設許許多多﹝可能無數﹞個宇宙所組成的宇宙群才是真正一切所有存在的現實真相，而我們的宇宙只是其中之一。這所有一切可能存在的宇宙「們」彼此互不相干，所以也稱為「平行宇宙」。
我們在沙灘上找到一顆貝殼，很可能就會找到更多的貝殼。在球場深草區檢到一顆球，附近通常就會有更多人家掉的球。人類如果在木星的月亮「歐羅巴」上找到一個細菌，歐羅巴上極可能就有更多其他細菌存在。以此，人類單獨存活在宇宙內，除此別無活物的可能性有多少？既然人類已知宇宙的時間空間物質能量俱屬有限，我們的現實於一百三十七億年前因大霹靂而肇始，宇宙之外存有極多甚至無數其他宇宙的可能性恐怕也不會太低。
平行宇宙的概念經過一百多年的輾轉反覆，到今天已經大致有譜。雖然這觀念尚未能以科學方法證實，僅從「有趣」的角度出發來看看人們都在想些什麼，也挺有意思。
天文學家馬克斯‧鐵哥馬克將多重宇宙的說法分成四類，以供參考。
第一類多重宇宙論：
因為宇宙膨脹為已知既定事實，整個宇宙內的所有星體、星系、乃至銀河系每分每秒都在彼此遠離當中。距離越遠的分離速度越快，遠到某個程度分離速度會大過光速，二者之間將永遠無法觀測或聯繫，因為空間裡沒有任何速度可以大過光速。從地球的立場而言，在此範圍外的部分將永遠無法觀測，彼此間也不會有任何影響，實質上等於不存在；範圍內則為「可觀測宇宙」，或稱「哈伯體」，是為一以觀測者為中心的三度空間球體，半徑是一百三十八億光年﹝138000000000000000000000 公里﹞。
馬克斯假設一個無限的宇宙內含無數多個「哈伯體」。這些無數個哈伯體彼此大同小異，但因為數甚多，其數實無限大，因此一定找得到和我們的可觀測宇宙完全相同的哈伯體，而距離我們當有「十的十的一百一十五次方」公尺遠。
這數字大到很難想像，簡化一下比較容易懂。
「十的十的二次方」是一後面加一百個零。
「十的十的三次方」是一後面加一千個零。
「十的十的四次方」是一後面加一萬個零。
「十的十的八次方」是一後面加一億個零。
「十的十的一百一十五次方」就是一後面加‧‧‧個零。自己想像一下。雖然這數字大到無法想像，和無限大還是不能比。
這是從可觀測宇宙是為有限出發，想像無數多個哈伯體在我們宇宙「地平線」﹝可觀測部分的極限﹞外的存在情形。
第二類多重宇宙論：
此一理論從俄國物理學家藍道所提倡，有別於亞蘭‧古斯「宇宙膨脹論」的「混亂膨脹論」出發，設想整個的多重宇宙無限膨脹，但其內各別不同區域各自為政，一如麵團發麵時裡頭的小氣泡，有些停止膨脹，有些則脹到很大。各個氣泡經歷不一的「自發對稱性破缺」，導至各式各樣物理性質不同的宇宙。科學家們認為，對稱性的破壞正是宇宙得以被創造的原因。如果一切的一切絕對對稱、完美無缺，就不會有任何變化產生，宇宙源頭的量子振盪不會發生，大霹靂就不會成為事實。費米國家實驗室外有一巨型雕塑，名叫「Broken Symmetry Arch」，彰顯的就是宇稱破壞的「創造力」。
這第二類多重宇宙論設想：其他宇宙可能會因混亂膨脹以致其物理性質與我們的宇宙完全不同，譬如少了一種力，或超力不分家，或沒有物質，或沒有空間，或比我們所有的時間空間物質能量之外還多出一種我們完全無法想像的什麼東西。
第三類多重宇宙論：
這是美國物理學家休‧艾佛略特依據量子力學的論述之一提出的「多世界詮釋」論。量子理論認為，一個觀測無法完全絕對，各種不同的結果都有概率不一的可能。休‧艾佛略特以為，這每一種可能應各自形成一個新宇宙，亦即，宇宙永遠不斷地在進行無休無止的分裂當中。譬如說，在我們這個現實宇宙，我正在敲打這篇文章；在另一個宇宙的我，一開始就打算不寫這篇，改以某遊記取代；在另一個宇宙，則根本沒有 GolfNut 其人。所以，宇宙的每一個空間點在每一個時間點上都在進行不同可能分裂。在某個宇宙裡，希特勒遇刺身亡，或秦始皇沒有出生，或人類不存在，或有太陽系但少了個地球等等。
這個理論的意思就是說，所有一切任何的可能都有一個宇宙來實現它。
這種理論和第一類有些雷同，但最大的差異在於：第一類理論中的所有宇宙都存在在無垠無涯的三度空間裡，大家各自佔據不同地方，老死不相往來；第三類理論則認為，這些不同宇宙各自佔據一個維度數目無限，叫做「西爾伯特空間」裡的若干維度，像我們就佔了三個維度，大家以維度的獨佔而彼此分界。譬如說我坐在這裡打這篇文，另一個宇宙裡的我也坐在這裡，正在吃飯，但因所佔的維度各異，彼此不可能互相察覺，因為各個宇宙的空間是完全獨立的。
第四類多重宇宙論：
這是鐵哥馬克自己定義的多重宇宙論，他將所有能以數學結構詮釋的宇宙都歸納在此一類別裡，並進一步宣稱任何能以物理公式解釋該宇宙之 "Theory of Everything" 者必定屬於此一類別，亦即該宇宙必定能以數學結構加以詮釋。這是一個純理論的宇宙類別，實質意義不大，也不比前三類定義更「高瞻遠矚」。不過它為可能無限制往上增長的多重宇宙類別劃下一個句點。也就是說，多重宇宙論的類別到此為止，不會再有第五、第六類了。
弦論的多重宇宙觀：
自從上世紀末五種不同的十度空間弦論被弦論大師慧燈整合成十一度空間的「M 族理論」後就有點柳暗花明起來﹝詳參【弦論四十年話從頭 ─ 宇宙十度空間裡的樂章﹝弦論二﹞】﹞，也為淒風苦雨了二十幾年的所謂「超重力理論」﹝有別於 M 族理論，但也主張宇宙有十一度空間，試圖整合「超對稱論」與廣義相對論﹞帶來一線生機。
多重宇宙延伸閱讀:
如果宇宙不是唯一的現實 ─ 多重宇宙面面觀
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1895 年美國哲學暨心理學家威廉‧詹姆士首創「多重宇宙」一詞，意即假設許許多多﹝可能無數﹞個宇宙所組成的宇宙群才是真正一切所有存在的現實真相，而我們的宇宙只是其中之一。這所有一切可能存在的宇宙「們」彼此互不相干，所以也稱為「平行宇宙」。
我們在沙灘上找到一顆貝殼，很可能就會找到更多的貝殼。在球場深草區檢到一顆球，附近通常就會有更多人家掉的球。人類如果在木星的月亮「歐羅巴」上找到一個細菌，歐羅巴上極可能就有更多其他細菌存在。以此，人類單獨存活在宇宙內，除此別無活物的可能性有多少？既然人類已知宇宙的時間空間物質能量俱屬有限，我們的現實於一百三十七億年前因大霹靂而肇始，宇宙之外存有極多甚至無數其他宇宙的可能性恐怕也不會太低。
平行宇宙的概念經過一百多年的輾轉反覆，到今天已經大致有譜。雖然這觀念尚未能以科學方法證實，僅從「有趣」的角度出發來看看人們都在想些什麼，也挺有意思。
天文學家馬克斯‧鐵哥馬克將多重宇宙的說法分成四類，以供參考。
第一類多重宇宙論：
因為宇宙膨脹為已知既定事實，整個宇宙內的所有星體、星系、乃至銀河系每分每秒都在彼此遠離當中。距離越遠的分離速度越快，遠到某個程度分離速度會大過光速，二者之間將永遠無法觀測或聯繫，因為空間裡沒有任何速度可以大過光速。從地球的立場而言，在此範圍外的部分將永遠無法觀測，彼此間也不會有任何影響，實質上等於不存在；範圍內則為「可觀測宇宙」，或稱「哈伯體」，是為一以觀測者為中心的三度空間球體，半徑是一百三十八億光年﹝138000000000000000000000 公里﹞。
馬克斯假設一個無限的宇宙內含無數多個「哈伯體」。這些無數個哈伯體彼此大同小異，但因為數甚多，其數實無限大，因此一定找得到和我們的可觀測宇宙完全相同的哈伯體，而距離我們當有「十的十的一百一十五次方」公尺遠。
這數字大到很難想像，簡化一下比較容易懂。
「十的十的二次方」是一後面加一百個零。
「十的十的三次方」是一後面加一千個零。
「十的十的四次方」是一後面加一萬個零。
「十的十的八次方」是一後面加一億個零。
「十的十的一百一十五次方」就是一後面加‧‧‧個零。自己想像一下。雖然這數字大到無法想像，和無限大還是不能比。
這是從可觀測宇宙是為有限出發，想像無數多個哈伯體在我們宇宙「地平線」﹝可觀測部分的極限﹞外的存在情形。
第二類多重宇宙論：
此一理論從俄國物理學家藍道所提倡，有別於亞蘭‧古斯「宇宙膨脹論」的「混亂膨脹論」出發，設想整個的多重宇宙無限膨脹，但其內各別不同區域各自為政，一如麵團發麵時裡頭的小氣泡，有些停止膨脹，有些則脹到很大。各個氣泡經歷不一的「自發對稱性破缺」，導至各式各樣物理性質不同的宇宙。科學家們認為，對稱性的破壞正是宇宙得以被創造的原因。如果一切的一切絕對對稱、完美無缺，就不會有任何變化產生，宇宙源頭的量子振盪不會發生，大霹靂就不會成為事實。費米國家實驗室外有一巨型雕塑，名叫「Broken Symmetry Arch」，彰顯的就是宇稱破壞的「創造力」。
這第二類多重宇宙論設想：其他宇宙可能會因混亂膨脹以致其物理性質與我們的宇宙完全不同，譬如少了一種力，或超力不分家，或沒有物質，或沒有空間，或比我們所有的時間空間物質能量之外還多出一種我們完全無法想像的什麼東西。
第三類多重宇宙論：
這是美國物理學家休‧艾佛略特依據量子力學的論述之一提出的「多世界詮釋」論。量子理論認為，一個觀測無法完全絕對，各種不同的結果都有概率不一的可能。休‧艾佛略特以為，這每一種可能應各自形成一個新宇宙，亦即，宇宙永遠不斷地在進行無休無止的分裂當中。譬如說，在我們這個現實宇宙，我正在敲打這篇文章；在另一個宇宙的我，一開始就打算不寫這篇，改以某遊記取代；在另一個宇宙，則根本沒有 GolfNut 其人。所以，宇宙的每一個空間點在每一個時間點上都在進行不同可能分裂。在某個宇宙裡，希特勒遇刺身亡，或秦始皇沒有出生，或人類不存在，或有太陽系但少了個地球等等。
這個理論的意思就是說，所有一切任何的可能都有一個宇宙來實現它。
這種理論和第一類有些雷同，但最大的差異在於：第一類理論中的所有宇宙都存在在無垠無涯的三度空間裡，大家各自佔據不同地方，老死不相往來；第三類理論則認為，這些不同宇宙各自佔據一個維度數目無限，叫做「西爾伯特空間」裡的若干維度，像我們就佔了三個維度，大家以維度的獨佔而彼此分界。譬如說我坐在這裡打這篇文，另一個宇宙裡的我也坐在這裡，正在吃飯，但因所佔的維度各異，彼此不可能互相察覺，因為各個宇宙的空間是完全獨立的。
第四類多重宇宙論：
這是鐵哥馬克自己定義的多重宇宙論，他將所有能以數學結構詮釋的宇宙都歸納在此一類別裡，並進一步宣稱任何能以物理公式解釋該宇宙之 "Theory of Everything" 者必定屬於此一類別，亦即該宇宙必定能以數學結構加以詮釋。這是一個純理論的宇宙類別，實質意義不大，也不比前三類定義更「高瞻遠矚」。不過它為可能無限制往上增長的多重宇宙類別劃下一個句點。也就是說，多重宇宙論的類別到此為止，不會再有第五、第六類了。
弦論的多重宇宙觀：
自從上世紀末五種不同的十度空間弦論被弦論大師慧燈整合成十一度空間的「M 族理論」後就有點柳暗花明起來﹝詳參【弦論四十年話從頭 ─ 宇宙十度空間裡的樂章﹝弦論二﹞】﹞，也為淒風苦雨了二十幾年的所謂「超重力理論」﹝有別於 M 族理論，但也主張宇宙有十一度空間，試圖整合「超對稱論」與廣義相對論﹞帶來一線生機。
多重宇宙延伸閱讀:
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