多元宇宙的存在是不可避免的,我们生活在其中


关于多元宇宙观念的观念之一就是一个例证,其中许多独立的宇宙没有因果关系在不断扩展的宇宙海洋中团结在一起。

想象一下,我们从一个边缘到另一个边缘观察到的宇宙只是宇宙海洋中的一滴。 在我们的视野之外,仍然存在着更多的恒星,更多的星系,甚至比我们所能看到的无数亿光年,甚至更多。 而且,尽管不可观测的宇宙很大,但还有无数与之相似的宇宙-其中一些既大又老,有些又小又年轻-跨越了广阔的时空。 尽管这些宇宙不可避免地会迅速膨胀,但包含它们的时空却会更快地膨胀,从而将它们分散得更远,从而确保不会有任何一对宇宙相遇。 听起来像科幻小说:这是多元宇宙的科学观念。 但是,如果科学证明是正确的,那将不仅仅是一个可靠的想法,它将是不可避免的基本定律序列。



艺术家对可观察宇宙的对数表示的概念。 自从大爆炸以来已经过去的时间让我们有机会回顾过去:138亿年,或者,鉴于宇宙的膨胀,那么就是460亿光年。

多元宇宙的概念源于描述我们今天所看到和居住的宇宙所必需的物理学。 无论我们在天空中的任何地方,都能看到恒星和星系聚集在一个巨大的宇宙网中。 但是,我们越深入太空,我们就越关注时间。 在我们看来,更遥远的星系更年轻,因此发展较差。 它们的恒星具有较少的重元素,它们的表观尺寸较小,这是因为它们进行的合并较少,螺旋状的旋涡较多,椭圆形的星系较少(合并之后需要时间形成),等等。 如果我们达到了观察的极限,那么您将发现宇宙的第一批恒星,除此之外,还有黑暗之国,其中唯一的光将是大爆炸的残留辉光。



看着越来越遥远的宇宙物体,我们回顾过去,直到没有原子的时候,直到大爆炸

但是,在整个138亿年前的整个宇宙中同时发生的大爆炸,并不是时空的开始,而是我们可观察到的宇宙的开始。 在他之前,有一个宇宙通货膨胀的时代,其中空间呈指数增长,并充满了时空结构中固有的能量。 宇宙通货膨胀是伴随核心而后又被其掩盖的理论的一个例子,因为它:

  1. 与“大爆炸”的所有成就保持一致,并涵盖了所有现代宇宙论。
  2. 她解释了大爆炸无法解决的几个问题,包括:为什么整个宇宙的温度都相同,为什么空间上是平坦的,为什么没有像磁单极子这样的残留高能文物。
  3. 她做了许多新的预测,可以通过观察来验证,其中大多数已经得到证实。

但是通货膨胀预示着另一种后果,我们不知道是否可以证实这一点:多重宇宙。



膨胀会导致空间呈指数增长,这会很快导致任何弯曲空间显得平坦

通货膨胀以迫使宇宙以指数速度膨胀的方式起作用。 大爆炸之前存在的一切变得越来越大。 到目前为止,一切都很清楚:这解释了为什么我们有一个同质而又庞大的宇宙。 通货膨胀结束时,宇宙充满了物质和辐射,这就是我们所看到的炙手可热的大爆炸。 但这很奇怪。 为了使通货膨胀终止,对其负责的量子场必须从推动通货膨胀的高能量不稳定状态转变为低能量平衡状态。 这种从丘陵到低地的过渡和“滚动”导致通货膨胀结束,并引发了大爆炸。



如果通货膨胀是经典领域,只要该领域的价值仍然很大,通货膨胀就会持续,但是当价值下降时,通货膨胀将停止并重新加热宇宙

但是,不管造成通货膨胀的是哪个领域,像其他所有遵守物理学定律的领域一样,它本质上也必须是量子的。 像所有量子场一样,它由波动函数描述,波动概率随时间分布。 如果场值从山坡上滚下来的速度很慢,那么波动函数的量子拖尾将比滚落更快,这意味着通货膨胀很可能甚至可能滑过终点并随着时间的推移引发大爆炸。



如果膨胀是一个量子场,那么它的值会随时间分布,并且场值的不同实现会出现在空间的不同部分。 在许多地区,油田的价值将等于谷底,通货膨胀将结束,而在其他许多地区,通货膨胀将持续任意长时间。

随着空间在膨胀期间以指数速率膨胀,随着时间的流逝,将出现成倍数量的空间部分。 在某些地区,通货膨胀将结束:油田的价值下滑至谷底。 在其他情况下,通货膨胀将继续,并在通货膨胀已经结束的所有区域周围产生更多空间。 通货膨胀率远远大于充满物质和能量的宇宙的最大膨胀率,因此,膨胀区域将很快开始占据一切。 根据给我们带来大量通货膨胀以产生可观察到的宇宙的合理机制,在我们周围有更多的空间区域(通货膨胀已经结束)在通货膨胀没有结束的地方。



在发生膨胀的地方(蓝色立方体),它会随着时间的推移而产生成倍数量的空间区域。 即使有许多地区的通货膨胀已经结束(标有红叉),也将有更多地区的通货膨胀持续到未来。 而且它永远不会结束的事实使通货膨胀在开始之后“无止境”。

这就是所谓的无休止的通货膨胀现象的来源。 结束的地方,我们得到了一个热的大爆炸和宇宙,在这里我们可以观察到我们所在的部分(上面的区域中这些区域用红叉标记)。 但是,在通货膨胀没有结束的地方,出现了更大的扩展空间,结果,出现了热大爆炸发生的区域与我们的站点没有因果关系,并且通货膨胀将继续存在。 依此类推。



不管宇宙的可观测部分有多大,它仅是宇宙中必须存在的一小部分。

这张图片是巨大的宇宙的图片,它比我们可以观察到的部分要大得多,并不断出现在呈指数扩展的空间中,并描述了多宇宙。 重要的是要了解多元宇宙本身不是科学理论。 她没有预言我们可以从太空的角落看到的任何观察到的现象。 相反,多元宇宙是源于我们今天最了解的物理定律的理论预测。 也许这是这些定律的必然结果:如果您有一个受量子物理学控制的膨胀宇宙,那么您就可以得出这个结论。



尽管预计在扩展时空中会存在多个独立的宇宙,但通货膨胀永远不会同时到处结束,它只会发生在由不断扩展的空间分隔开的某些独立区域中。 由此产生了多元宇宙观念的科学动力。

我们对大爆炸之前的状态的理解可能是错误的,而且我们关于通货膨胀的想法完全不适用。 在这种情况下,多元宇宙的存在是不可避免的。 但是,对于无穷无尽的不断膨胀的状态的预测,无数个口袋宇宙不断地诞生并彼此分离,这是迄今为止我们最好的理论(如果它们是真的)的直接结果。

那么什么是多元宇宙? 它可以超越物理学的范围,成为我们因物理而遇到的第一个形而上学现象。 这是我们第一次了解宇宙可以教导我们的局限性。 我们需要信息,但是我们永远无法获得将其观念提高到正在测试的科学状态的信息。 在此之前,我们可以预测,但不能确认也不否认,我们的宇宙只是大宇宙的一小部分。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN411887/


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