如果多元宇宙的概念看起来很奇怪，那是因为我们需要改变关于时间和空间的观念
您可能不知道图像的名称Flammarion的版画，但您可能已经看过很多次了。 它描绘了一个披着斗篷的朝圣者和一位工作人员。 它的背后是城市和树木的景观。 水晶壳点缀着无数星星。 他到达了世界的边缘，渗透到了另一侧，并惊讶地看着光，彩虹和火的新世界。
该图像由19世纪法国天文学家Camille Flammarion在1888年出版的《大气：流行气象学》首次出版。 最初是黑色和白色，尽管现在可以找到涂漆的版本。 他指出，天堂确实看起来像是固定有天体的圆顶，但印象却具有欺骗性。 “我们的祖先，” Flammarion写道，“想象着这个蓝色的穹顶就是他们的眼睛。 但是，正如伏尔泰（Voltaire）所写，这就像蚕将其网络旋转到宇宙的极限一样有意义。”
雕刻被视为人类寻求知识的象征，但我更喜欢看到Flammarion所描述的更真实的含义。 在科学史上很多次，我们发现了边界知识方面的空白，并将其贯穿了下来。 宇宙不会超出土星的轨道，银河系中最遥远的恒星或我们所能看到的最遥远的星系。 今天，宇宙学家认为可能存在完全不同的宇宙。
但是与量子物理学的发现相比，这几乎是平庸的。 这不仅是圆顶上的新孔，而且是新型孔。 物理学家和哲学家们长期以来一直在争论量子理论的含义，但他们却以一种或另一种方式同意，量子理论开辟了我们无法理解的广阔世界。 也许最简单的结果-最直接的阅读量子理论方程式-是1950年代的休·埃弗里特（Hugh Everett）所做的多元解释。 从他的角度来看，所有可能发生的事情都发生在无限的一组宇宙中的某处，而量子理论的概率代表了一个或另一种情况在其中发展的宇宙的相对数量。 正如南加州大学物理学家戴维·华莱士（David Wallace）在2012年出版的《新兴多元宇宙》一书中对量子力学的直言不讳地写道：“事实证明，这个世界比我们想象的要大得多：事实上，我们的经典世界” “事实证明，这只是更大现实中的一小部分。”
乍一看，这组宇宙似乎与宇宙学家的解释完全不同。 宇宙学的多元宇宙是从试图解释超过银河系的宇宙的同质性的模型中长出来的。 所谓的平行宇宙是遥远的，时空分离的区域，是由于它们自身的巨大爆炸而产生的，爆炸是由它们的量子泡沫（或宇宙在那里仍在那里生长）产生的。 它们的存在方式与星系几乎相同-您可以想象我们如何登上宇宙飞船并前往它们。
但是与这种方法不同，对埃弗里特的多世界解释并没有带我们走这么远。 这个概念是通过尝试了解实验室测量过程而产生的。 粒子遗留在威尔逊腔室中的痕迹，被磁铁反射的原子，炽热的物体发出的光：这些都是实践实验，促成了量子理论的产生并寻求了逻辑上一致的解释。 在测量过程中发生的量子分支创造了叠加在我们所存在的相同空间上的新世界。
但是，这两种类型的多重宇宙有很多共同点。 转移到我们只能在精神上才能做到的任何类型。 它无法飞到太空飞船的另一个气泡宇宙中，因为太空会更快地膨胀。 因此，这些气泡彼此分离。 在量子多宇宙中，我们也固有地与其他宇宙分离。 这些世界虽然真实，但将永远不为我们所知。
而且，尽管量子多元宇宙不是为宇宙学设计的，但令人惊讶地非常适合它。 在传统的量子力学中，根据尼尔斯·玻尔和他的同志在哥本哈根的解释，人们需要区分观察者和观察者。 对于实验室的普通物理学来说，一切都是井井有条的。 观察者就是您，您正在观察实验。 但是，如果观察的对象是整个宇宙呢？ 您不能超越它来衡量它。 多世界的解释不会进行这种人为的划分。 在一项
新工作中，加州理工学院的物理学家肖恩·卡洛尔（Sean Carroll）以及研究生杰森·波拉克（Jason Pollack）和金伯利·博迪（Kimberly Boddy）将多世界解释直接应用于宇宙多宇宙中宇宙的创造。 卡罗尔说：“从埃弗里特的观点来看，传统的量子力学中的一切都不是鱼也不是肉，从原理上来说，这是可数的”
最后，两种类型的多元宇宙给出的观测结果相同。 不同之处在于它们将可能的结果放在不同的位置。 卡洛尔认为类似的“宇宙学多重宇宙，其中不同状态在时空的不同区域中，而局部多元宇宙在这里不同状态就在波函数的不同分支中。”
麻省理工学院的宇宙学家马克斯·泰格马克（Max Tegmark）在2002年的一篇论文中概述了这个想法，该论文演变为他在2014年出版的《我们的数学宇宙》。 他描述了多重宇宙的几个层次。 I级-我们自己的宇宙极端偏远的地区。 第三级-它指定了一组量子世界（他也达到了第二级和第四级，但现在与它们无关）。 要查看I级和III级之间的相似性，您需要考虑概率的性质。 如果某件事可以有两个结果，那么您会看到其中一个，但是可以确定另一个也发生了-在巨大宇宙的另一部分，或者在平行世界中。 如果宇宙足够大并充满了物质，那么地球上发生的事件也将发生在其他地方，就像这些事件的任何可能变体一样。
例如，您正在进行一个实验，其中将一个原子定向到一对磁体。 您将看到它如何冲到下方或上方的磁铁，概率为50％。 在全球范围内，您的实验室有两个世界相交。 一方面，原子上升，另一方面，原子下降。 在宇宙学多元宇宙中，还有其他宇宙（或我们宇宙的一部分）与地球的同卵双胞胎在其上的人形生物进行了完全相同的实验，但结果却不同。 从数学上讲，这些情况是相同的。
并非每个人都喜欢多元宇宙，尤其是多元宇宙的相似变体。 但是，鉴于这些假设的初步性质，让我们看看它们将我们引向何方。 他们提出了一个激进的想法：两个多元宇宙不必分开-多世界的解释与多元宇宙的宇宙观没有什么不同。 如果它们看起来不同，那是因为我们误解了现实。
斯坦福大学的物理学家伦纳德·萨斯金德（Leonard Saskind）在2005年的《宇宙景观》一书中建议将它们平等对待。 他写道：“乍看之下，对埃弗里特的多世界解释似乎与不断膨胀的百万富翁大相径庭。” “但是，我认为两种解释可能在谈论同一件事。” 2011年，他与来自伯克利的物理学家拉斐尔·布索（Rafael Busso）共同撰写了一篇作品，他们声称这两种想法是相同的。 他们说，使与量子力学和退相干现象相关的概率有意义的唯一方法（由于我们的经典类别的位置和速度出现了），将是对宇宙学应用多世界的解释。 结果，自然会产生宇宙学的多元宇宙。 同年，来自加州大学伯克利分校的野村康则（Yasunori Nomura）在他的工作中证实了类似的观点，他在其中“统一了量子测量和多元宇宙的过程”。 Tegmark
在2012年由加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的Anthony Aguirre合着的
论文中使用了大致相同的论点。
从这个角度来看，许多量子世界并不直接靠近我们，而是远离我们。 正如Tegmark所写的那样，波动函数不是描述“物体可以做什么的某种难以理解的假想可能性，而是存在于无限空间中的物体相同副本的真实空间集合”。
最重要的是，您需要仔细考虑自己的观点。 想象一下，您正在从上帝的立场看待多元宇宙，从中可以看到所有已实现的可能性。 没有概率。 一切都肯定在其中一个地方发生。 从与地球相连的世界的有限角度来看，各种事件以不同的概率发生。 “我们正在改变全球格局，绝对一切都发生在某个地方，但是没有人可以一次看到所有东西-在本地，那里有一个基本上可以理解的站点，” Busso说。
许多宇宙学家发现遗迹辐射图像中存在比我们直接观察到的空间大得多的证据为了从全球迁移到本地，我们需要削减宇宙以将可度量的与不可度量的分开。 度量值是Busso所说的我们的“因果站点”。 这是可能影响我们的所有因素的总和-不仅是可观察的宇宙，而且是遥远的后代可以利用的空间区域。 从其余的时空中切出我们的图，我们可以想象我们可以做些什么观察，结果我们得到了旧式的量子力学。
从这个角度来看，量子事件不确定的原因是我们不知道我们在多重宇宙中的位置。 在无限的空间中，有无数的生物看起来和行为完全像您一样。 主要的奥秘阐明了《纽约客》的经典讽刺画。 在一块冰上是一群相同的企鹅。 其中一个问：“我是谁？”
可怜的企鹅仍然有机会通过最近的浮冰的三角剖分确定他的下落，但是在多元宇宙中没有这样的参考点，因此我们永远不能共享我们的多个副本。 David Deutsch是牛津大学的物理学家，并且像忠实拥护多元解释的Carroll和Tegmark一样，在《现实的构造》中写道：“假设问题的关键是，哪些相同的副本是我的意思是，假设在多元宇宙之外还有一个参考系统，对此，有人可以回答这个问题：“我在左边排第三”。 但是，这个“左”是什么，这个“第三”是什么？ 没有“多元宇宙之外的观点”。
泰格马克说，从本质上讲，量子力学中的概率概念反映了“您无法发现自己处于第一层的多重宇宙中，也就是说，您无法知道太空中无限数量的拷贝中哪些具有您的主观感觉。” 换句话说，事件看起来是概率性的，因为您永远不知道自己是谁。 并非不确定实验将如何进行，而是一直进行。 您根本不确定哪个人正在观察哪个结果。
对于布索（Busso）而言，这种方法的数学成功就足够了，并且他不会因为任何人将如何确定合并的多元宇宙的深层含义而遭受失眠之苦。 他说：“实际上，重要的是您的预测以及它们与您的观察结果之间的关系。” -无法观测到超出我们宇宙学视野的区域，以及无法观测到的波函数分支。 这些只是我们用于计算的工具。”
但是，这种对物理理论的工具方法不能满足许多要求。 我们想知道所有这些意味着什么-读表如何可以揭示时空中无限气泡的存在。 纽约城市大学的科学哲学家马西莫·皮格里奇（Massimo Pigliucci）说：“如果您正在谈论宇宙的真正分裂，那么请向我确切解释这是如何发生的以及其他世界到底在哪里。”
也许为了理解多重宇宙选择之间联系的含义，有必要重新认识我们对时空的理解。 如果同时存在多重宇宙，而这又是遥远的地方，也许这表明我们的“那里”和“这里”类别使我们失败了。
大约二十年前，德意志在《现实的构造》中辩称，多元宇宙正在发明一种新的时间观念。 在日常生活和物理学中，我们都假设存在类似牛顿永恒的时间。 多元宇宙通常被描述为随着时间而展开的结构。 实际上，时间不会流动，也不会过去，我们也不会以某种神秘的方式前进。 时间是我们决定运动的方式。 它不能移动。 因此，多元宇宙不会进化。 她只是存在。 德意志写道：“多重宇宙没有”出现”并且没有“消失”； 这些术语意味着时间的流逝。”
德意志相信，我们不应该想象时间是如何在多重宇宙中展开的，而不是想象它是如何随时间而展开的。 其他时间仅仅是其他宇宙的特例。 独立于物理学家的物理学家朱利安·巴伯（Julian Barbour）在他1999年的著作《时间的终结》中也提出了这个想法。 德意志写道，其中一些其他的宇宙非常让人联想到我们的“我们的现在”，我们将它们解释为宇宙历史的一部分，而不是单独的宇宙。 对我们来说，它们不在太空中某个地方，而是在我们的时间轴上。 就像我们一次无法感知整个宇宙一样，我们一次也无法感知无限的瞬间。 相反，我们的看法反映了我们对生活在孤立时刻中的内置观察者的看法。 从全球视角转向本地视角，我们恢复了时代的熟悉迹象。
多元宇宙还可以纠正我们对空间的看法。 “为什么世界看起来很经典？” 卡洛尔问。 “为什么时空存在四个维度？”卡洛尔
写了一篇关于多元宇宙统一的
博客 ，他承认埃弗里特并没有回答这些问题，“但是给了你一个提出问题的平台。”
他认为空间不是根本，而是现象的结果。 但是它是从哪里来的呢？ 到底存在什么？ 对于卡洛尔来说，埃弗里特的形象为这个问题提供了一个简单的答案。 “世界是波动函数，”卡洛尔说。 -这是希尔伯特空间的元素。 仅此而已。”
希尔伯特空间是与量子波函数相关的数学空间。 这是系统所有可能状态的抽象表示。 它有点像欧几里得，但测量次数有所不同，并且取决于系统允许的状态数。 对于一个量子位-量子计算机中数据的基本单位，能够取值0、1或处于其叠加状态，希尔伯特空间是二维的。 连续的量（例如位置或速度）对应于无限维的希尔伯特空间。
物理学家通常从存在于现实空间中的系统开始，然后从中得出希尔伯特空间，但卡罗尔认为这一过程可以逆转。 想象一下宇宙的所有可能状态，并进入系统应该存在的空间-如果它完全存在于某个空间中。 一个系统不能同时存在于一个空间中，而可以同时存在于多个空间中，然后我们将其称为多重宇宙。 卡罗尔说，这种观点“自然落在了新兴的时空观念上”。
有些人，尤其是哲学家，拒绝这种方法。 希尔伯特空间可能是可接受的数学工具，但这并不意味着我们就生活在其中。 支持多世界解释的华莱士说，希尔伯特空间并不是字面上的现有结构，而是描述真实事物的一种方式-弦，粒子，场或宇宙仍然由什么组成。
他说：“从隐喻的意义上讲，我们生活在希尔伯特空间，而不是一个真正的空间。”休·埃弗里特（Hugh Everett）并没有看到对他的量子力学版本重新感兴趣。他于1982年因心脏病去世，享年51岁。他是一位不可动摇的无神论者，并且确信这就是结局。他的妻子按照他的指示，把垃圾和垃圾一起扔掉了。但是他的信息可能开始扎根。可以简单地总结一下：认真对待量子力学。在这种情况下，我们发现世界是一个惊喜！-变得比我们想象的更丰富和更多。就像伏尔泰一样，蚕只看到它的网络，我们只看到一小部分多元宇宙，但是由于埃弗里特和他的追随者，我们仍然可以挤过水晶壳上的裂缝，“地球与天空相遇的地方”，并快速浏览一下。超越了。