科学家将打开“镜像宇宙”大门 “平行世界”真的存在吗?
扬子晚报
原标题:科学家将打开“镜像宇宙”大门 “平行世界”真的存在吗?

大热的美剧《平行世界》。

平行宇宙中可能有另一个你吗?

模拟实验图。

“镜像宇宙”和“平行世界”的概念常在科幻电影中被使用,但目前的科学还无法证明其真实性。据英国《独立报》近日报道,美国橡树岭国家实验室的科学家们计划今年夏天进行一项实验,希望对可能潜伏在宇宙暗处的“镜像宇宙”惊鸿一瞥,目前设备已准备就绪,如果这个平行宇宙真的存在,将有助于揭开高能宇宙射线的“面纱”。
新实验
科学家们解释称,镜像宇宙有很多方面与我们身处的宇宙相同——如同看着镜中的现有宇宙。它拥有镜像粒子、镜像行星甚至镜像生命。实验负责人利亚·布鲁萨德表示,这个世界“相当古怪”。
此前,两个独立的实验发现中子以不同的速率衰变,而不是像预期的那样以完全相同的速率衰变成质子。在一个实验中,自由中子被磁场捕获进入陷阱内;而在另一个实验中,自由中子“变身”为随后从核反应堆中流出的质子。研究表明,后者的平均寿命比前者长9秒。
有科学家认为,这可以为“镜像世界”的存在提供一个可信的解释:存在着两个独立的中子生命周期,可能有约1%的中子能穿越我们的现实世界与镜像世界之间的鸿沟,然后再回过头来释放出一个质子而被科学家探测到。
为此,新实验将朝着一堵不可穿透的墙射出一束中子。在墙的另一侧,放置一台中子探测器。如果探测器确实记录了中子的存在,那么,它们可能通过“振荡”穿越墙壁,进入镜像世界,变为镜像中子,然后再次出现在我们的宇宙中。
神秘区
尽管如此,布鲁萨德说:“我真心期望什么都测量不到,但如果我们的确在墙的另一边发现了中子,那么将产生深远影响。”布鲁萨德表示,镜像世界的存在可以解释我们的宇宙为何缺乏同位素锂7。物理学家认为,现存同位素锂7的数量与大爆炸产生的数量不符;此外也有助于揭开来自银河系之外的高能宇宙射线的“面纱”。
平行宇宙理论几十年来一直受到人们的关注。专家们还认为,他们在宇宙深处发现一个冷点后,发现了这个长期存在的理论的第一个确凿证据。这个冷斑于2015年首次被发现,是一个18亿光年宽的区域,估计有1万个星系“失踪”。根据标准模型,这个神秘的区域所含的物质比应该的少20%,这让科学家们困惑不已。
然而,天文学家们相信他们现在可能找到了答案,并从理论上推断,这个区域可能是一个宇宙正在蚕食另一个宇宙的地方。
“平行世界”到底是什么样子 “猫”可能知道的比你更多
“平行世界”到底是什么?“薛定谔的猫”与“平行世界”又有着怎样的关系?南京航空航天大学理学院副教授李晋斌应邀为扬子晚报读者做了解读。
实习生 刘天佑
扬子晚报/扬眼记者 杨甜子
专家 解读 “平行世界”其实是
量子力学的一个理论
“平行世界”是不是和我们所处的真实世界一样,有高楼大厦,也有川流不息的汽车和行人?不要被科幻电影所迷惑,物理学家眼中的“平行世界”,远比我们想象的要复杂。李晋斌告诉记者,“平行世界”其实是量子力学的一个理论。像电影《盗梦空间》中梦境里的“世界”,是属于人意识层面的东西,量子力学目前并不涉及,不能用“平行世界”理论去解释。
李晋斌介绍,“平行世界”理论诞生于20世纪50年代,有科学家对于“哥本哈根”理论中,把观察者及其意识引入了量子力学来解释相关实验现象,感到不满意。他们设想能否从本应研究客观规律的物理学中剔除观察者的主观成分。这些科学家认为既然宇宙中的所有物质都是由量子组成,而每次量子测量得到的状态都不相同,那进一步推测宇宙也有可能并不只是一个,而是由多个类似的宇宙组成。
此后,科学家们一次又一次的试图考证,“另一个世界“是否真的存在。2007年8月,科学家在研究宇宙微波背景辐射时发现了一个巨大的冷斑,其中完全是“空”的,没有任何的正常物质或者暗物质,也没有辐射信号。科学家认为这是另一个宇宙的证据,冷斑现象可能是宇宙之外还存在平行宇宙的一个有力证据。
这一次美国物理学家布鲁萨德与田纳西橡树岭国家实验室的同事们对于平行世界预测,依然逃不开和“量子”的较量。但李晋斌认为,“平行世界”理论在上世纪50年代提出,直到近期物理学家才得到一些验证,可见其实验具有一定的难度。“这些实验难点在于,它们涉及到的都是微观世界,实验上探究微观世界要求极高,比如,如何屏蔽掉诸多不可控外界因素等。”
“薛定谔的猫”
能帮你了解“平行世界”
量子力学理论太深奥,对于绝大多数读者来说,用“薛定谔的猫“这一经典实验来介绍平行世界,显然更为通俗。李晋斌介绍,“薛定谔的猫”是物理学家薛定谔1935年提出的假想实验,是指把一只猫放入装有少量氰化物和放射性镭的密闭容器里。镭的衰变存在几率,若镭发生了衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会死;如果镭没有发生衰变,猫就会存活。根据量子力学理论,由于镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加,而猫就处于死和活着的叠加状态。这只既死又活的猫就是“薛定谔的猫”。这种状态在我们打开盒子的时候会发生“瞬间坍塌“,猫就只会是死或是活一种状态,这就是“薛定谔猫”的哥本哈根解释。
很多报道中,“薛定谔的猫”与“平行世界”常常一起出现,李晋斌解读说:“薛定谔的猫最初只是一个假想实验,为了从宏观证明微观世界中的量子叠加问题。随着时间的推移,人们从中获得了新的思路,在充满哲学意味的同时,或许也能够帮助人们更好地理解平行世界。‘薛定谔的猫’形象、直观、生动,所以容易被公众接受,各种理论都喜欢拿这个实验举例子。”但李晋斌严谨补充,平行世界理论并不是从“薛定谔的猫”实验中发展出来的,两者并不能完全画等号。平行世界理论也可以对“薛定谔的猫”现象给出解释。实验中当观测者向盒子里看时,整个世界分裂成它自己的两个版本。这两个版本在各个方面是完全相同的。唯一的区别在于其中一个版本中,原子衰变了,猫死了;而在另一个版本中,原子没有衰变,猫还活着。量子过程造成了“两个世界”,这就是前卫的“平行世界”解释。
未来,科学家们若是真的验证了“平时世界”的存在,将会为物理界乃至整个人类世界带来怎样的改变?李晋斌表示,一个实验不足以证明一切,也只是证明一个效应而已,对物理对世界的改变是一个循序渐进的过程。