平行宇宙是否存在？原来是怎么回事！

我们在不少科幻小说和科幻电影中都会看到平行时空这样的概念，意思是说，在世界上存在着另外一个宇宙，那个宇宙中也有一个你，只不过你们彼此无法感知到对方的存在，因为人类是三维生物，而平行宇宙实际上属于四维空间。也有不少人会认为，梦境实际上反映了平行宇宙中那个自己的经历。

Tips：科学的幻想，即根据有限的科学假设，在不与人类最大的可知信息量（如现有的科学理论，有据可考的事件记录）冲突的前提下，虚构可能发生的事件。

除此之外，当人们遇到一些无法用现有科学知识来解释的现象时，往往就会将它与平行宇宙或是地外文明联系起来。比如曾经在河北出现的“南天门”现象，就被人们认为是平行宇宙存在的证据。那么，平行宇宙真的存在吗？

平行宇宙的相关理论

最简单的多元宇宙理论认为，因为宇宙无限大，所以有多元宇宙存在的可能。我们并不知道宇宙是不是无限的，但我们不能排除这种理论的真实性。如果是这样，那我们必须将其划分为一个个无法看到彼此的、拼凑而成的区域。这仅仅是因为这些区域相距太远，光线无法穿过这样遥远的距离。我们的宇宙只有138亿年的历史，所以任何距离超过138亿光年的区域都不在考虑范围内。也就是说，这些区域是独立的宇宙。

Tips：在各种多重宇宙论中，一个宇宙是一个尺度更大的多重宇宙的组成部分之一，各个宇宙本身都包括其所有的空间和时间及其物质。

但它们不会一直保持这样的状态，最终光会跨越这道鸿沟，所有的宇宙最终会合并。如果我们的宇宙真的包含无数像我们这样的“岛屿宇宙”，拥有同样的物质、恒星和行星，那么在那里也一定有一个与地球相同的世界。按照同样的逻辑，在更远的地方有一个与我们完全相同的可观测宇宙。这个距离可以估计为大约10的10次方到118次方米。

第二个多元宇宙理论源于宇宙大爆炸理论。根据大爆炸的主要观点，宇宙最初是一个无限小的点，然后以难以置信的速度膨胀成一个滚烫的火球。在这种膨胀开始后的几分之一秒内，它膨胀的速度可能远远超过光速，这种膨胀被称为“超光速膨胀”。

Tips：超光速膨胀，英文名称superluminal expansion，是在视觉上，类星体部分区域扩张的速率超过光速的现象。

然而，这种原始状态会被微小的机会变化所扰乱，而这种变化也会被超光速膨胀摧毁。这些波动现在保存在宇宙微波背景辐射中，即大爆炸的微弱余辉。这种辐射遍布整个宇宙，但并不是完全均匀的。几个装载在卫星上的望远镜已经详细地绘制了这些变化，并将它们与膨胀理论预测的结论进行了比较，结果具有令人难以置信的匹配度，这证明宇宙中的确发生了超光速膨胀。

Tips：背景辐射CMB, cosmic microwave background，又称3K背景辐射。是宇宙学中“大爆炸”遗留下来的电磁波辐射，是一种黑体辐射（热辐射）。

这表明我们已经能够理解大爆炸是如何发生的，在这种情况下，我们可以推测，是否宇宙中发生过不止一次大爆炸。目前的观点认为，大爆炸发生在一个普通的空间中，这里不包含物质，但充满能量，被称为“假真空”。然后它像一个不断扩大的泡沫一样增长。但根据这个理论，假真空也应该经历一种膨胀。与此同时，其他“真正真空”的泡沫宇宙可能会出现。这种情况被称为“永恒膨胀”，说明有不止一个、甚至可能无限多的宇宙一直在不断出现。但是我们永远都无法与这些宇宙产生联系，因为它们一直在以超越光速的速度膨胀。

Tips：假真空是一个理论上的空间区域,它可以以气泡的形式存在。在表面张力的作用下,假真空的壁面可以通过从宇宙中借来能量而膨胀,这个过程称为隧道效应。

另一种多元宇宙理论是由加拿大滑铁卢周边理论物理研究所的李·斯莫林提出的。1992年，他提出，宇宙可能会像生物一样繁殖和进化。在地球上，自然选择是按照优胜劣汰的原则进行的，生物为了适应环境也会出现相应的演变，例如快速奔跑或对生拇指。斯莫林认为，在多元宇宙中，可能存在一些有利于宇宙“进化”的压力，他称之为“宇宙自然选择”。

Tips：李·斯莫林,美国理论物理学家,圆周理论物理研究所Perimeter Institute for Theoretical Physics教授,滑铁卢大学物理学副教授,多伦多大学哲学系研究生院院士。

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，那就可以做到这一点。在上个世纪60年代，斯蒂芬·霍金和罗杰·彭罗斯指出，形成黑洞的过程就像一个反向的迷你大爆炸。这意味着，黑洞产生的这个过程也有可能会变成大爆炸，在其内部产生一个全新的宇宙。除此之外，还有弦理论、量子理论、膜理论等等。

如何证明平行宇宙是否真的存在

事实上，很多物理学家都认为，存在很多其他潜在的宇宙，并且通过不同的物理定律去验证了这一推论。但根据定义，我们可能永远无法访问这些宇宙来确认它们的存在。所以问题是，我们能否设计其他方法来测试我们无法看到或触摸到的那些宇宙的存在？

Tips：黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。

一个有限的宇宙会显示出许多特征，使我们能够确定我们不是生活在无限的时空海洋中。我们会测量空间曲率，并且发现宇宙在某种程度上像一个球体，如果在直线上行驶足够长的时间就会回到起点。如果宇宙是有限的，我们将看到大爆炸剩余的温度波动所显示的是一组具有特定属性的模式。但我们看到的是一组不同的模式，这就说明宇宙的确是无限的。

可能很多人会感觉平行宇宙的存在不可思议，但科学的正确与否并不依靠我们的“感觉”决定，而是通过实验测试。然而，从理论上来说，另一个宇宙和我们所在的宇宙都是分别独立的，无法产生联系，我们也追不上它，所以不能通过找到另一个宇宙来证明。不过，我们可以通过寻找证据支持推理结论来证明平行宇宙的存在，比如前文中所提及的那几个推论。

Tips：通常所说的平行宇宙，一般是指在我们的宇宙之外还可能存在的与我们所认知的宇宙类似的其他宇宙（即分类上的第一层平行宇宙）。

我们可以找到大爆炸膨胀理论的证据，但是这只能提升膨胀导致多元宇宙的可信度，而无法百分之百证明它。有科学家提出，可以更直接地测试膨胀多元宇宙，因为那些不断膨胀的泡沫宇宙在发生碰撞时应该会留下可探测的痕迹，如今我们只需要去寻找这些痕迹就可以了。同样的，我们还可以为大型强子对撞机进行实验设想，说不定可以寻找膜理论中所包含的额外维度和粒子存在的证据。

Tips：粒子 particle，是指能够以自由状态存在的最小物质组成部分。最早发现的粒子是原子、电子和质子。

也有些人认为，实验验证的方式可能并不是最优选。他们认为，我们可以通过其他方式来衡量一个科学思想的有效性，例如它是否依赖于从有观察支持的前提中衍生出来的合理逻辑。最后，我们可能会做出统计预测。例如，我们可以使用膨胀多元宇宙理论来预测大多数宇宙中物理常数的预期值，然后再看看这些值是否与我们看到的接近。

对于前文所提及的几种推理，如果宇宙真的是无限和统一的，那么就很容易产生错综复杂的多元宇宙。如果膨胀理论成立，那么膨胀多元宇宙是很有可能存在的，而膨胀理论又是现在支持者最多的宇宙大爆炸原理。而宇宙自然选择是一个相当巧妙的想法，但是如果要用物理学知识进行推测证明，依然存在很多悬而未决的问题。

Tips：膨胀理论，这种理论认为宇宙在膨胀，所以星系之间距离在扩大，也就是说它们在离我们越来越远。

膜理论比起其他理论更具推测性，因为它们只有在所有这些额外维度都存在的情况下才能成立，并且没有直接证据能够证明这一点。量子多重宇宙可以说是对量子理论最简单的解释，但它的定义实在太过模糊。

河北“南天门”的出现

河北的“南天门”事件发生在2015年，那是一系列有些模糊的照片。在照片当中，天空里出现了一座建筑，看起来肃穆庄严，和我国传说中描述的天宫外的“南天门”很像。因此，当时的人们都把它叫作“当代南天门”，并且认为这是平行宇宙存在的证据，在那个平行世界里，天上真的住着神仙。

Tips：南天门古称天门关，因古时泰山代表着上天，故而泰山之顶即是天庭的位置所在。在神话传说中，南天门是人界和仙界的入口处，神话故事中因为发生的故事大多与人界有关系。

其实放到现在我们都很容易能够想到，这实际上是一种海市蜃楼的现象。要了解海市蜃楼是如何形成的，首先必须了解光如何在空气中传播。如果空气的温度都相同，光会呈直线穿过它。然而，如果存在稳定的温度梯度，光将沿着弯曲的路径朝向较冷的空气偏折。对于这种现象，物理学的解释是，冷空气比暖空气具有更高的折射率。也就是说，光粒子在热空气中的传播速度比在冷空气中的传播速度要快，因为热空气的密度较小。

Tips：海市蜃楼简称蜃景，是一种因光的折射和全反射而形成的自然现象，比喻虚幻不存在的东西。其本质是一种光学现象。

而量子电动力学的解释是，光粒子从一个点传播到另一个点时总是走最短时间的路径，为了在最短的时间内从一个点到达另一个点，光粒子会选择走“捷径”。海市蜃楼是光粒子在垂直温度梯度中走最短时间路径的直接结果。

海市蜃楼的理想条件是在炎热、阳光明媚的日子里，平坦表面上的空气仍然会吸收太阳的能量并变得非常热。当这些条件都存在时，最靠近地表的空气最热、密度最小，空气密度会随着高度的增加而增加。阳光从天空传入观察者的眼睛时，并不是沿直线传播的。人脑假设光沿直线传播，但事实上并非如此。比如，在炎热的日子里，人们在查看前方道路时一样会看到天空，因为来自天空的阳光走的不是直线，从而最大限度地减少了传播所花费的时间。

Tips：人的大脑皮层最为发达，是思维的器官，主导机体内一切活动过程，并调节机体与周围环境的平衡，所以大脑皮层是高级神经活动的物质基础。

一个简单的实验可以证明光束在垂直密度梯度中弯曲的方式。将一个长玻璃罐装满水，把糖溶解在水中，并在一端照射激光束，糖浓度产生的垂直梯度会导致光束弯曲。如果水箱足够长并且在底部放置一面镜子，光束将沿着水箱底部“反弹”。

海市蜃楼在沙漠中最为常见，当光穿过两层温度不同的空气时，就会发生这种情况。沙漠中的沙子被阳光加热，再反过来加热沙子上方的空气，热空气就会使光线弯曲并反射回天空。几乎在任何地方都可以看到海市蜃楼，那些在阳光明媚的日子里，道路上会出现闪烁的热雾，但走近之后它就消失了。在乡村，在靠近树木或田野的地方还可能看到小湖或池塘，这是由于地面温度与地面上方空气之间存在温差造成的。

Tips：沙漠一般是风成地貌。沙漠里有时会有可贵的矿床，近代也发现了很多石油储藏。沙漠少有居民，资源开发也比较容易。

西西里岛和意大利之间的墨西拿海峡出现了一个美丽的海市蜃楼，名为复杂蜃景。它在天空中呈现出了一个小镇的形象，风景如同童话一般。通过研究之后，人们发现，它应该是一个离海岸很远的渔村的海市蜃楼。

小结

不难发现，河北“南天门”的出现只是一种名为海市蜃楼的物理现象，与平行宇宙毫无关系。而如今，科学家们依然在寻找各种各样的理论依据和实验结论来证明平行宇宙的存在或不存在。也许在解开平行宇宙的谜团之后，人类文明就能够在从三维到四维发展的道路上再迈上一个台阶。