[轉錄][新聞] 哈佛美女教授 發現「第五度空間」
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作者: newline (漫長的等待與相遇) 站內: Gossiping
標題: Re: [新聞] 哈佛美女教授 發現「第五度空間」
時間: Wed Aug 8 13:14:39 2007
發信人: Adversary.bbs@bbs.cs.nccu.edu.tw (在落花紛飛的街道 看板: Astronomy
標 題: 平行宇宙
發信站: 政大資科貓空行館 (05/12/04 02:31:50 Wed)
因為有網友反應想了解何謂多重宇宙，因此我在做一些說明。在標題我打上的是平
行宇宙，平行宇宙是多重宇宙的副產品，也因為有平行宇宙才讓多重宇宙變得更有趣。
其實有關於多重宇宙的觀念早在電影、小說中出現許多次，最近一部十分有名的電
影 <<蝴蝶效應>> 就是一部有關於多重宇宙的電影，說實在的，這部電影和蝴蝶效應的
關係遠比不上和多重宇宙的關係，但取名叫蝴蝶效應可能會比較有噱頭吧！
多重宇宙並非是憑空臆想，它已經是堂堂登入正統的物理與宇宙學之中的理論。
目前科學家對多重宇宙提出了四種的「層次」，現在我們先來探討第一層次的多重
宇宙吧。
我相信一定有許多人曾想過，宇宙有沒有邊界？如果有的話會是怎樣？如果我們一
直朝著宇宙的邊界航行會怎樣？就撞上一道永遠無法穿過的牆壁？還是從宇宙的另一邊
出來，就像我們玩小精靈一樣，當我們穿過左邊的邊界，小精靈會從右邊出來......
在這裡我們要把宇宙和空間的名詞意義分開，科學家已經定義出了宇宙的大小，宇
宙的大小便是我們現在所能觀測到最遠的距離，也就是 140 億年來，從大霹靂到現在為
止，光所跑的距離，這個距離是 420 億光年，這個距離比 140 億還大是因為宇宙膨脹
的關係。
因此我們前面宇宙有沒有邊界的問題就變成了「空間有沒有邊界」？
延續前面的討論，很明顯地，牆壁理論會遇上無窮無盡的麻煩，當它被想到的同時
可說就同時被判死刑。小精靈理論似乎比較說得通，所幸愛因斯坦的重力理論給了我們
一絲線索，如果空間的曲率是凸的，或是有不尋常的拓樸（互相連通），空間就可能是
有限但卻無邊界。
我們用地球來想會比較容易理解何謂空間有限，但卻沒有邊界，在地球上的任一點
對任何方向往前直走，最終都會回到原點，而且你不論怎麼走都不會遇到地球的盡頭，
但地球的面積卻是有限的，我們無法在地球上養無窮無盡的人類。同理，對於具有特殊
曲率的宇宙便可能形成像這樣有限空間卻沒有邊界。
而對於觀測空間是不是有限，科學家並非全無辦法，利用宇宙微波背景輻射可以進
行細微的檢查，然而，檢查的結果有限大的空間並未獲得證據的支持，即使有些有限大
的模型並沒有被完全推翻卻被設下極強的假設。反而，空間無限大的假設卻符合了觀測
的結果！
這意味著什麼呢？既然宇宙有限大，空間卻無限大，那宇宙之外是什麼？在無限大
的空間中就只存在我們這一個宇宙？為了解在宇宙之外的情況，科學家又必須藉助微波
背景輻射與星系的三度空間分佈的觀測，得到了物質的分布在越大的尺度就會愈均勻，
在 10^24 公尺以上便沒有相干的結構了。如果假設這個物質均勻分佈的情況能一直延伸
，那正表示著，在我們宇宙之外也是充滿了星系、恆星和行星，也就是在我們宇宙之外
還有其它宇宙！
因此，基於空間無限大和物質均勻分布的兩個假設，我們便得到了一個結論，除了
我們宇宙之外，空間中還有無窮多個宇宙！而這無窮多個宇宙和我們有一樣的物理定律
，一樣的宇宙特性，只是在宇宙誕生時有不同的初始條件。
既然我們依據這樣的假設下得到了無窮多個宇宙的結論，那這又暗示著什麼呢？有
沒有可能，會有相同的宇宙呢？這個答案連想都不必想就可以回答，絕對有！是的，在
無窮多個宇宙中一定會有和我們一模一樣的宇宙，有一模一樣的地球和一模一樣的你！
而且這些一模一樣的宇宙，也有無窮多個！這點是很容易想通的，也許你會覺得在隨機
產生的情況下，要產生一模一樣的宇宙是多麼困難，想想，光是在我們銀河系就有兩千
億顆恆星，而我們的宇宙有一千億個星系，要完全一樣，機率是多麼地小。但對多重宇
宙下的無限空間無窮多個宇宙而言，這只是微不足道的問題，只要機率不是零，不論是
多麼地小，在無窮多的條件下，都會使它實現！因此，在無窮多個宇宙下，有無窮多個
你正上演著你一生中每一個可能發生的事，也許你今天出門先踏出左腳，在遙遠地方的
另一個你則跨出了右腳，從此你們便經歷著完全不同的人生。
事實上，科學家還能進一步推算出離我們最近的「平行宇宙」（平行宇宙這個詞總
算出來了，它指的正是一個和我們一模一樣的宇宙，同時它也讓多重宇宙的理論變得更
加有趣）的距離，是 10^10^118 公尺，換句話說，就是 1 的後面接 10^118 個零，這
是個很恐怖的數字，但對想觀測到自己另一個分身的我們而言，並不需要去找一個一模
一樣的平行宇宙，只要有一模一樣的地球，我們就可以看到自己的分身，這個距離近多
了，只有 1 的後面接 10^28 個零公尺，雖然近多了，卻仍然遠得可怕，但有趣的是這
個數字是有限的，而且是可能存在的，即使無法看見，但起碼我們知道他是存在的。
以上就是第一層次的多重宇宙，它的理論簡單明確，也是最不受爭議和擁有最多證
據支持的，在第一層次的多重宇宙下的所有宇宙，經歷著和我們完全相同的物理定律，
相同的宇宙性質，不同的只在宇宙誕生時的初始條件。
第二層次的多重宇宙的推測，是科學家由細究我們的宇宙性質而來，包括大自然作
用力的強度、時空維度的數目、及一些其它的物質性質等，這些性質是在宇宙誕生時所
隨機建立的。但有趣的在我們宇宙有卻有無法解釋的巧合，例如為何時空建立剛好是三
度空間與一度時間？在時空的維度中我們只能生存在三度空與一度時間，更高維的時空
將產生原子不穩定、場不穩定或事件無法預測。在更進一步討論這個問題之前，我們先
來說明另一個理論。
第二層次的多重宇宙也是受目前廣為接受的「永恆混沌暴脹理論」所預測的，這個
「永恆混沌暴脹理論」是大霹靂理論的延伸，它補足了大霹靂理論中力有未逮的枝節，
如，為何宇宙這麼大、這麼均勻又這麼平坦？空間在古早以前的一次高速伸展，可以一
舉解釋所有這些及其它的屬性。而且有許多的基本粒子理論都預測這種伸展的存在，而
且目前所有已知的證據都支持它。
永恆混沌是指在非常大尺度發生的事，整個空間都在伸展，而且會永遠不停地伸展
下去。而第一層次的多重宇宙便像泡泡一樣，飄浮在這個永恆暴脹且幾乎空無一物的空
間中。至於這些泡泡如何形成，在這個空間中有一種叫暴脹子的量子場，它使空間快速
膨脹。在大部份的空間中，隨機漲落能防止場衰變，但在某些地方場的強度還是會消失
並使膨脹的速度變慢，因此在這個區域就產生了所謂的泡泡。
如果覺得難以想像也無所謂，只要有一個概念就好－－那就是「第二層次的多重宇
宙」包含了無窮多個「第一層次的多重宇宙」。還記得「第一層次的多重宇宙」包含了
無窮多個宇宙吧？因此對我們而言，永遠觀測不到我們之外的另一個「第一層次的多重
宇宙」，因為任何另一個「第一層次的多重宇宙」離我們都比無窮遠還要遠。
在第二層次的多重宇宙自然是比第一層次的多重宇變化性更多了，許多在自然界中
恆常不變的特性，例如時空維度、粒子特性、甚至光速等都不同（這些在第一層次的多
重宇宙都是相同的）。但注意的是，即使是第二層次的多重宇宙中，物理定律也是相同
的，F=ma, E=mc^2......等，都不會變。這些所謂的宇宙質性是經過對稱破壞所產生的
結果，回到我們前面有關時空維度的問題。科學家認為，在宇宙初期，我們宇宙的空間
維度可能有九維，每個維度的地位都一樣的，但只有其中的三維在宇宙的早期參與了宇
宙膨脹，其它的六維現在已經觀測不到，可能蜷曲在微觀世界的甜甜圈圈幾何狀裡，就
是九維空間的所有物質其實全都被限制在一片三維的曲面（或稱「膜」）。
因此，各維度之間的對稱遭到了破壞。而驅動混沌暴脹的量子脹落可以在不同的泡
泡（第一層次的多重宇宙）中造成不同的對稱破壞。所以在別的第一層次的多重宇宙可
能會有四維的空間，可惜的是四維的空間會使原子不穩定，因此無法形成任何物質。更
別說是多維的時間了，我們連一維的時間都無法掌握了。
除了時空的巧合，還有許多的宇宙性質也都很巧合，如假設質子的重量多了 0.2%,
就會衰變成中子，而使原子不穩定；如果電磁力少了 4%, 就不會有氫原子，當然也不會
有所謂的星體了；或者弱交互作用比現在弱得多，也不會產生氫原子；如果強得多，那
超新星爆炸時就不會有重元素散到星際空間了，當然不會有生命的產生；或者如果宇宙
常數比現在大很多，那宇宙在形成星系之前就會把自己給吹散了......
由以上可知，我們是生活在一個多麼巧合的宇宙裡！如果這些宇宙特性稍有不同，
那我們便會永遠不存在，為了解釋這樣的巧合，似乎也只有兩種假設是合理的，一是真
的有上帝；二是就像我們活在地球上一樣，地球是宇宙億萬行星中正巧適合生命生存的
星球，因此我們也是活在無窮多個第一層次的多重宇宙中一個正巧適合生命的第一層次
的多重宇宙。（注意這裡的因果觀念，是它適合生命，所以我們才會在這裡；不是我們
「巧合地」活在這裡）
討論了第一、第二層次的多重宇宙，我們跑了好遠的路，甚至到達了比無窮遠還要
遠的地方，宇宙的神奇至此已經讓科學小說甘敗下風，但更神奇的還在後頭，第三層次
的多重宇宙，它可說是各種科幻小說、電影難免都會參上一腳的（如蝴蝶效應），也就
是因為有它，才讓科幻小說、電影變得更精采。
第三層次的宇宙不若第一、第二層那麼遙遠，它就在你身邊，它正是由量子力學中
赫赫有名的多重世界解釋而來的，主要觀念是說，隨機量子過程會造成宇宙分支成多重
宇宙，而每一重就是每一個可能的結果。
在這裡我省略量子力學的細節，一來它不容易明白，二來我打到手酸了...... :p
但第三層次的多重宇宙的現象顯得比前兩個層次更加抽象，並讓人感到神奇。
我們先來玩玩骰子好了，當我們擲出一個骰子時，相信我們可以預測它會隨機地停
在某一個值上，但對量子力學而言，它卻預測骰子會停在每一個值上，這顯然和我們的
主觀互相矛盾，因此科學家推斷出了一個說法，那就是每一個值都停到了不同的宇宙中
，而我們正深陷於其中的一個宇宙，因此我們只能觀測到其中一部份的量子性值，也就
是我們只能得到一個結果。
在第三層次的多重宇宙之下，我們並非如第一第二層次般擁有無窮多個宇宙，而是
擁有「所有可能的宇宙」，就是宇宙的任何可能的狀態，人類的歷史，過去現在未來所
有的可能都已經存在，而我們只是在這些所有的可能狀態中切換，宇宙本身是靜止的，
而切換便使得我們有「時間」的感覺，因此所謂時間的流逝也許只是我們感知的一種幻
覺！
延續骰子的話題，記住所有的可能都是早已存在的，在你擲出骰子前，擲出的結果
已經包含在第三層次的多重宇宙中的所有可能的宇宙之內，而你在擲出後便會被切換到
得到某一個值的宇宙，當然，也有可能你忽然改變主意收起了骰子，這個可能自然也是
第三層次的多重宇宙的可能之一！（注意切換本身應該是極細微的，也就是在你手動一
下的時間內已經被切換過天文數字般的次數，最近有關時空的理論得知時間和空間應該
也是具有量子性，也就是時空並不是連續的，而是有最小單位，也許第三層次的多重宇
宙便是以這最小單位做切換）
如果你看過蝴蝶效應，就可以明白片中大量運用了第三層次多重宇宙的理論，主角
可以隨意地切換到他曾經經歷過的宇宙，並且重新經歷一次隨著時間流逝（注意應該是
切換而造成時間流逝，而非時間流逝才切換）切換，因為隨機性的關係，且主角也主動
地改變了一些事件，因此他落到了另一個宇宙的切換序列，使他得到了不同的「未來」
。就如同你擲骰子，即使你現在擲得到三點，然後回到擲出之前的時間再擲一次，你卻
不一定會得到三點。因此如果第三層次的多重宇宙理論是正確的，那所有有關未來人來
到現在可以預知每一場球賽的勝負和彩卷號碼的科幻小說、漫畫、電影，顯然都是大錯
特錯的。從未來來的人買彩卷的中獎機率和我們活在現在的人買是一樣的！
我們談論了這三個層次的多重宇宙，不論是難以想像的量子力學的多重宇宙，或是
比無窮遠還遠且擁有不同宇宙性質的的第二層次的多重宇宙，或者最簡單最不受爭議的
第一層次的多重宇宙，在基本上都脫不開物理的基本定律，F=ma, E=mc^2......在擁有
每一種可能的第三層次的多重宇宙也要遵守，所以它沒有 F != ma 或 E != mc^2 這樣
的宇宙；或者在第二層次的多重宇宙之下，來到比無窮遠還要遠的地方，F 仍然等於
ma, E 仍然等於 mc^2.
因此科學家又開始想了，有沒有可能有連物理定律都不一樣的宇宙？這就是第四層
次的多重宇宙。在第四層次的多重宇宙下變得完全的天馬行空，在這裡任何東西都不需
要去詳述了，因此它也是最容易理解的一個層次。小精靈宇宙？只有古典力學沒有量子
力學的宇宙？這些都可能出現在第四層次的多重宇宙之中。
多重宇宙就談到此了，相信很多人看了一定會嘖嘖稱奇，原來我們的宇宙是這樣地
不可思議，大自然竟是如此地慷慨，給了我們一千億個星系還不夠，事實上它給了我們
無窮多個宇宙！有人說現實比小說還神奇，對宇宙論而言正是如此，那些什麼時光旅行
、超空間、多重宇宙等等的科幻情節也是來自於這些神奇的宇宙理論啊。
--
※ Origin: 貓空行館 ◆ From: adversary.v6s.dorm.ncku.edu.tw
※ 引述《muci (我當機很久了)》之銘言：
: ※ 引述《memorywind (有機 會...(飄))》之銘言：
: : 推 heero2940:http://0rz.tw/422Wa 十度空間的影片介紹~ 08/07 23:49
: : 上面那個十度空間的假設的連結
: : 有人能大概的全部理解他到底想說什麼嗎...囧rz
: : 3維 3維
: : | |
: : |___ ------------------------ |___
: : / /
: : 時間四維 (線性)
: : 在時間上再拉出所謂第五維(平行時空？)
: : 後面就看不太懂了...= ="
: 小弟冒昧說一下理解的部份好了。
: 五度空間，就是除了時間之外，因為有著不同的選擇，可能產生不同的可能性；
: 所以雖然時間一會在流動，但是會隨著不同的選擇，產生出不同的結果。
: 也就是說，五度空間，可以想像成不同的結果。
: 雖然你可以回到過去，但什麼因就會有什麼果，
: 也就是時間軸一樣的走，但卻有許多的平行結果，
: 而六度空間與五度空間的差異，就像三度空間和二度的差異；
: 若螞蟻在一捲曲的報紙上爬一整圈，
: 三度空間只覺得牠繞了一圈，
: 但二度空間卻會看到他在走過整張報紙後，立即消失，
: 然後突然又從出發點出現。
: 因此六度空間，應該就是可以打破因果的可能性。
: 也就是說，原本你殺了人，你就會坐牢變成罪犯；
: 但現在你卻能在殺了人後，跳到另一個平行的結果，
: 變成一個明星，漫畫家，或任何一個"可能的結果"，
: 而不用再受限於五度空間的因果關係。
: 七度空間，則是那個"因"。
: 若一開始，宇宙是大爆炸產生的，
: 那麼大爆炸後，會產生無限種可能的結果，
: 但無論如何，這些都被這個因所限制了。
: 所以雖然是"無限"種可能，但卻都是一個因造成的；
: 因此在這裡，你可以重新把這個宇宙中所有的可能性想成是一個點；
: 這個點，就是包含無限的七度空間點。
: 雖然，七度空間已包含了所有的無限，
: 但事實上，可能會有不同的因，可能會有不同的宇宙，
: 而此兩不同宇宙間所有的可能性和定律都有可能不同，
: 但因為兩個都已包含了無限種可能，因此兩者其實可以有關聯的；
: 也就是說，八度空間，是可以在兩個無限之間跳動的。
: 而九度空間，就像是三度之於二度空間，六度之於五度空間；
: 不再受限於彼此的跳動，而有可能突然的出現在任何一個"無限"之內。
: 十度空間，就是包含了無限種的無限，及之間有可能的所有連結；
: 因此又回到了一個點，
: 因為所有的事情都離不開這個點以外....
: 以上，就是小弟的理解，希望，沒有理解的差太多 ^^b
--
“凡是在屏幕上活動的就是電影” “電影無非是一種新的印刷方法”
電影如同小說和繪畫，是一個作者的作品”
法國電影大師 讓-雷諾阿
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