多世界的解释和多宇宙-它们会变成一个相同的想法吗？

在回答有关平行世界的问题时，物理学家需要仔细区分这种想法的解释。在膨胀宇宙学中，在量子力学中有一个“多重宇宙”的概念，在弦论中有“世界的多重性”或“波动函数的分支”，即“平行的金属”。但是最近，人们越来越多地思考前两个想法是否可以来自同一基本思想。 （从我的角度来看，麸皮仍然是一个完全独立的概念）。

乍一看，这很疯狂-至少，起初，我觉得是如此。宇宙学家谈论多元宇宙时，会使用部分诗意的术语。实际上，我们的意思是时空的不同区域相距甚远，以至于我们无法观察到它们，但是仍然属于我们想称之为“宇宙”的区域。在通货膨胀宇宙学中，这些偏远地区可以相对自给自足-正如艾伦·古特（Alan Gut）称它们为“口袋宇宙”。如果将此与弦论相结合，则不同口袋宇宙中新兴的局部物理定律可能会大不相同。它们可能具有不同的粒子，不同的力甚至不同数量的尺寸。因此，即使它们都是同一时空的一部分，也将它们视为独立的宇宙是非常合理的。

快速浏览量子力学，情况似乎完全不同。记住那只猫Schrödinger。量子力学通过波函数描述现实，波函数将值（振幅）分配给我们可以观察到的所有可能概率。猫既没有生也没有死，它是生与死的叠加。至少直到我们进行观察。用简化的哥本哈根解释，在观察时，波动函数“崩溃”成一种实际可能性。我们看到的是活猫还是死猫。另一种可能性已经消失。在解释埃弗雷特世界的多样性时，两种可能性都继续存在，但是我们作为一个宏观的观察者被一分为二-我们中的一个正在观察活的猫，而另一个则死了。现在我们已经有两个人了，他们都是绝对真实的，我们无法相互融合。

这两个想法似乎完全不同。在宇宙多元宇宙中，其他宇宙距离很远。在量子力学中，它们存在于此处，但存在于不同的可能性空间中（如果您想深入研究细节，则在希尔伯特空间的不同部分）。但是一些物理学家长期以来一直在思考这些想法是否可以证明是相同的。旧金山湾地区大胆思想家发表的几篇新科学论文正在详细研究这一假设。

1. 物理理论，永恒的通货膨胀和量子宇宙，野村康则
2. 量子力学的多宇宙解释，拉斐尔·布索和伦纳德·萨斯金德

最近在“如何在无限大的宇宙中从事量子​​力学”标题下讨论了与该假设有关的思想，这些都是Don Page和Anthony Aguayer（及其他人）的著作。但是，前面提到的作品直接致力于“多重=世界的多重性”这一假设。

看完这两本书之后，我从一个怀疑的怀疑者变成了一个谨慎的追随者。发生这种情况的原因很简单：我意识到这些想法与其他我认为自己的想法很相称！因此，我将尝试解释发生了什么。但是，我对这些作品的解释是在我自己的思想影响下给出的。因此，我将解释我认为可能是正确的。我认为这种解释足够接近这两部作品中提出的解释，但是没有必要将我的愚蠢归咎于他们的作者。

有两种想法共同使这个疯狂的假设变成有意义的事情。首先是量子真空的减弱。



当粒子物理学专家说“真空”时，它们的意思不是“空空间”，而是说“所有相似状态中能量最低的状态”。假设您有一个充满宇宙的标量场，并且能够采用不同的值，并且每个值都有一些与其他值不同的势能。在正常情况下，磁场试图达到最小的势能-这就是“真空”。但是同时，存在一个“真正的真空”，其中的能量实际上是最小的，而存在“虚假的真空”，即您达到了局部最小值，而不是全局最小值。虚假真空

的命运1970年代，悉尼·科尔曼（Sydney Coleman）和他的同事们在几本著名的作品中进行了研究。简而言之，这些场易受量子涨落的影响。因此，标量场不是处于安静的真空状态。如果您看着他，您会看到它如何稍微偏离。有时它会偏转得很大，甚至在真正的真空方向上越过障碍。这不会在整个空间同时发生。这发生在一个小区域，一个泡沫中。但是，当发生这种情况时，该场已经在努力保持真实真空状态，而不是错误状态-从能量上考虑，第一个优先。因此，泡沫正在增长。其他地方的其他泡沫也在增长。结果，气泡碰撞，并且成功完成了从假真空到真实真空的过渡。 （除非宇宙膨胀得如此之快，气泡不会互相到达）。这与水变成蒸汽，形成气泡的方式非常相似。

正是基于这种观点，每个人都在谈论虚假真空的命运，但实际上，一切并非如此。量子场不会经历“波动”。这是一种诗意的语言，用于促进我们与经典直觉的交流。我们的观测值会发生波动-我们多次观察同一区域，每次观察到不同的值。

同样，说“泡沫正在形成并在增长”并不是完全正确的。实际上，气泡有一定的量子振幅，并且会随着时间而增长。当我们看着田野时，我们要么看到气泡，要么就没有看到-就像打开Schrodinger框一样，我们看到一只活着的猫或一只死了的猫。但实际上，有一个量子波函数可一次描述所有可能性。

我们将考虑到这一点，并介绍第二个关键要素：地平线的互补性（complementarity）。这是黑洞互补性概念的概括，而黑洞互补性又从互补性的量子原理发展而来。 （已经感到困惑了吗？）。互补性的概念是由尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）提出的，它的意思是“您可以将电子想象成粒子或波，但不能同时像两者一样。”即，存在描述不同时不能同时使用的东西的不同的，同样可以接受的方式。

粗略地说，黑洞的互补性是“我们可以谈论黑洞内部或外部发生的事情，但不能同时发生。”这是一种避免信息在黑洞中消失的悖论的方法。随着蒸发。如果将书扔到黑洞中，并且有关该书的信息没有丢失，那么从原理上讲，您应该能够通过收集黑洞发出的所有霍金辐射来重新创建其内容。即使您不了解控制此过程的机制，这听起来也是如此。问题是您可以“切断”一段时空，其中既包括掉进里面的书又包括发出的辐射！那么信息在哪里呢？ （不能同时出现在两个地方- 克隆禁止定理禁止这样做。

萨斯金（Sasskind），托拉基乌斯（Torlacius）和阿格鲁姆（Aglum）以及杰拉德·特·霍夫特（Gerard't Hooft）提出了互补性作为问题的解决方案：您可以谈论一本书陷入黑洞内的奇异之处，或者可以谈论来自外部的霍金辐射，但不能同时谈论两者。这有点像一厢情愿的想法，是一种试图将物理学从信息消失以及黑洞发射的令人不快的前景中拯救出来的尝试。但是，理论家对黑洞操作的思考越多，就可以为诸如互补之类的事实收集更多的证据。

根据黑洞的互补原理，外部观察者不应该考虑内部正在发生的事情。更准确地说，内部发生的所有事情都可以使用事件发生时的信息进行编码。这个想法非常适合全息术，而且黑洞的熵与地平线的面积成正比，而不与地平线的体积成正比。实际上，您正在将“黑洞内部”更改为“生活在地平线上的信息”（更确切地说，是位于真实地平线上方的“伸展的地平线”上）。反过来，这个想法与黑洞的膜范式有关，但是本文已经被夸大了。

事件视界不是广义相对论中唯一的视界类型。宇宙学中有视野。区别在于我们可以在宇宙内部时也可以在黑洞之外。宇宙视界是围绕我们的领域，在这个领域之外，一切都太遥远了，以至于光没有足够的时间到达我们身边。



视野之间存在互补性：您可以谈论宇宙学视野中的内在事物，而不是外界。您认为可以在视界之外发生的所有事情都可以以视界本身的信息形式进行加密-就像黑洞一样！在具有宇宙学常数的空空间（德西特空间）中，这变成了一个非常清晰和合理的陈述，甚至存在霍金辐射的精确类似物。但是视域的互补性声称，即使从更广泛的意义上讲，这也是正确的。

从互补性支持者的角度来看，宇宙学家的所有这些袖珍宇宙都是没有意义的。更准确地说，您无需从字面上考虑它们。您需要谈论的是您自己的地平线内部（和表面）发生的事情。这是所有事物的有限量，而不是无限大的多重宇宙。您可以想象，这种前景在宇宙学预测领域将产生深远的影响。如何将所有这些联系在一起的争论在科学界引起了轩然大波。

现在，我们将把这两种思想联系在一起：视界的互补性（“只考虑可观察的宇宙内部发生的事情”）和减弱量子真空（“在空间的任意点存在各种真空状态的量子叠加”）。

结果是棺材中的多重宇宙。或至少是地平线内的多元宇宙。一方面，互补性说人们不必谈论被观察的宇宙之外的东西。任何合理的问题都可以根据地平线内发生的事情来回答。另一方面，量子力学说，对可观察宇宙内部发生的一切的完整描述包括处于各种可能状态的振幅。因此，我们用局部多元宇宙代替了宇宙多元宇宙，在宇宙多元宇宙中，不同状态处于时空的极度分离的区域中，在局部多元宇宙中，不同状态位于一个位置，仅在波动函数的不同分支上。

很难立即掌握，但我希望要点清楚。但这是真的吗？如果是这样，我们应该怎么做？

显然，我们没有这些问题的答案，但是谈论它非常有趣。我倾向于认为这很可能是对的。如果是的话，那么我想问一下最初的宇宙学条件和时间箭的后果是什么。我认为这种方法不能为这些问题提供简单的答案，但是它可以提供一个相对可靠的平台，您可以借助该平台开始制定某些答案。宇宙非常大，我们可以预期，对我们的理解将是一个严峻的挑战。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN401475/