1.無中生有的母宇宙
近年來我們正在試圖破解宇宙創生之謎,但如果我們就是「母宇宙」,則根據量子理論,我們母宇宙其實是「無中生有」的。但是究竟這個「虛無」是什麼樣的情形,我們頂多只能用量子理論描述,這種「無」就可以稱為「超空間」。在超空間狀態的「無」中,這種不斷的震盪和變化,使宇宙時而存在、時而消失,所已消失或存在並沒有一定的值,就是「無」。
早在第二篇時就已講過「量子穿隧效應」,而此效應也或許使無中生有的母宇宙創生。假設把一顆球丟到山下,球會因速度而轉動,這就是最初的「可能能量」。由於可能能量的狀態會不安定,所以如果什麼都不做,一切通常都趨向低能量狀態。同樣的事發生在宇宙中,宇宙最初形成時處於高能量狀態宇宙,因為能量降低而產生了宇宙膨脹。參照下圖,圖中的曲線表示這種狀態下的宇宙能量,縱軸是可能能量的強度,橫軸則代表宇宙大小,此宇宙中所有的能量即膨脹的運動能量和可能能量,由於其和視為零,故可能能量就會變成曲線。所以簡單來說,「能量」和「穿隧效應」,便是促進宇宙無中生有的主要媒介。
2.多重宇宙的證據─真空相變
科學家提出這個「氣泡海」多重宇宙論,基於「宇宙起源於真空」的推斷,研究人員相信他們可以證實多重宇宙理論,因為宇宙中有大量的真空,而真空中蘊含能量,如各種暗能量、真空能量等。就像壺中的開水,這種高能量開始蒸發,形成氣泡。每個氣泡形成一個真空,雖然能量較低,但不是沒有─也就是「相變」。這種能量推動氣泡開始擴大。研究人員表示,這些氣泡不會永遠保持獨立性,一些氣泡開始踫撞,可能產生一些二次氣泡。這些氣泡就是一個宇宙。如此,本宇宙是氣泡海洋中的一個氣泡,即我們的宇宙氣泡可能會與另一個宇宙氣泡碰撞。
子宇宙、孫宇宙的繁衍通常是在宇宙的「暴漲時期」,因為在宇宙的最初,真空的新舊分布不均,也就是說,宇宙某些地方已膨脹、但也有某些地方尚未膨脹。於是,那些少部分的「舊真空」會在新真空氣泡逐漸變化(也就是「相變」)的時候,被新真空排擠而出,那些排擠而出的舊真空就變成了子宇宙,而新真空便有足夠的空間膨脹,促進宇宙的暴漲。所以久而久之,那些舊真空宇宙一個個被新真空取代,雖然宇宙的膨脹還是會有新真空和舊真空的區別,不過暴漲階段還是子宇宙生出的主軸。最後,那些舊真空領域又會生成孫宇宙,宇宙便是這樣繁衍的。
混亂暴漲理論(真空相變)認為,宇宙在暴漲時期,一個隨機的時空點上自發性破裂,從而產生了一個短暫膨脹的宇宙。大多數宇宙膨脹時間很短,然而有一個氣泡膨脹持續很長,從而創造了本宇宙。該理論中,自發破裂可以在我們宇宙的任何地點發生,在混亂的膨脹模式中,多重宇宙是永恆的。有些宇宙可能有非常大的宇宙常數,大霹靂後便立即擠壓破碎;有些宇宙的常數值可能很小,將永恆擴張。最終,多元宇宙被那些巨量膨脹的宇宙所支配。
(以下為真空相變宇多重宇宙創生的相關解說:)
3.其他宇宙的模樣
理論上,每當母宇宙萌生出一個宇宙時,就會產生不同的物理常數,造就出不同的物理定律。當宇宙誕生並自發破裂(真空相變)產生時,也就破壞了原有的「對稱性」。
想像有一片擁有六重對稱性的雪花,它的美麗來源於將它旋轉六十度仍保持相同,這也意味著,我們描述雪花的任何方城市也應當反映這個事實,在旋轉多個六十度後外觀相同,數學上,我們變成這雪花有C6對稱性。
然而在現實中,這樣的對稱性破缺了,宇宙充滿了不規則與缺陷,包圍我們的是原始宇宙的片段和碎片,原始對稱被大霹靂所破壞。因此,理解平行宇宙的關鍵是「對稱性破壞」。
想像一個美麗的鏡子破碎成幾千片,原來鏡子擁有良好的對稱性,然而破碎後,原始的對稱性被破壞。精確地確定對稱性是如何破壞的,決定了鏡子是如何粉碎的─自然界的秘密是對稱,但世界的結構很多方面是由對稱性破缺機制所決定的。
(右圖:從本宇宙的蟲洞觀看另一宇宙的模樣想像圖)
4.平行宇宙與時光旅行悖論
想像一下,在一個世界裡,恐龍沒有滅絕、德國人贏了二次世界大戰、而你生在一個完全不一樣的國家。根據研究證據,這樣的世界可能在平行宇宙當中存在,而且還一直影響著彼此。所謂的平行宇宙,就是一件事情發生的過程或是決定,後來是會存在於不同的平行宇宙。大概也像是小說裡頭會寫到的:「即便我們分開,但平行宇宙中的我們,還是在一起的。」先前介紹過幾個時間悖論,這些時間悖論指出了「回到過去」可能衍生的矛盾事態,因此這種時間旅行似乎在邏輯上是不可能的。然而,一直以來都有不少人嘗試證明「回到過去」和「過去不會改變」是可能同真的,藉此避免衍生矛盾。譬如他們會主張時間旅行發生前有一個「舊過去」,當時間旅行發生後便會產生一個「新過去」,繼而發展一個「新未來」,因此沒所謂在同一個宇宙衍生悖論。就平行宇宙的觀點而論:這些可能宇宙與我們本身的宇宙非常相似,它們或具有相同的歷史事件和物理狀態,除了時間旅行者存在與否這個事實不一樣。
倘若我們接受上述的平行宇宙的說法:那麼當時間旅行者乘搭時間機器「回到過去」,可以說他回到的其實並不是「原本」的宇宙時空,而是「另一個」與原本宇宙時空非常相似的平行宇宙時空。因為時間旅行者所謂的「回到過去」實際上是在「另一個」宇宙發生,所以原本的宇宙時空並不會因為時間旅行者「回到過去」而衍生矛盾。
首先,不少人都會同意「回到過去」是需要在同一個宇宙發生,因為「過去」就是指同一個宇宙的過去,而不是另一個宇宙時空。然而,平行宇宙所構想的「過去」雖然非常相似,但由於時間旅行者存在與否的事實並不一致,如同回到一個「假的過去」。這樣一來,根據這種「回到過去」的意思,平行宇宙的觀點就不算是完全成功解決了祖父悖論。
5.再談多重宇宙
接著,再舉一個更簡單的例子:一天早上某人的鬧鐘響了,他有兩個選擇:他可以起床準時上班;亦可以把鬧鐘關掉然後繼續睡覺。這時宇宙分裂成了兩個:在其中一個宇宙裡他決定起床上班;而在另外一個宇宙裡他決定繼續睡覺。在他決定起床上班的宇宙裡他又面對兩個選擇:他可以選擇吃早餐,又或者不吃早餐直接上班。於是這時宇宙又分裂成了兩個:在其中一個宇宙裡他吃早餐;而在另外一個宇宙裡他不吃早餐。我們的宇宙就是這樣不斷地分裂成無數的平行宇宙,這就是所謂的「第三類多重宇宙」(多世界詮釋)。
有些科學家進一步推測所有擁有一套數學上一致的物理定律的宇宙都實際上存在。換句話說,每一個可以想像的平行宇宙都存在,這就是所謂的「第四級多重宇宙」。猜測的程度從第一級多重宇宙到第四級多重宇宙不斷增加,第三級及第四級多重宇宙的猜測程度更是接近瘋狂。因此我們在此只集中討論比較多人接納的第一級和第二級多重宇宙的可能性及其含意和問題。
沒有留言:
張貼留言