5個令人為之驚豔關於宇宙和現實的物理學理論

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自從一百年前開始,新的物理理論和概念引領創造出許多革命性的成果。

量子力學和相對論以及它們深澳的概念,不僅讓我們對於有關基本粒子範圍到整個宇宙的基本物理學的認識有了改變,而且有關它們對於空間、時間、物質架構、宇宙、基本粒子等等的奇特闡述 ,似乎也預言著許多即使在十年以前都還是令人難以置信的事情。這些概念的介紹如:弦理論(strings)、膜(branes)、多重宇宙(multiverses)、平行世界(parallel worlds)和多次元空間(multi-dimensional space)等等,都是因著這兩個物理學理論而產生的結果,並伴隨著其他許多需要在未來加以證實的揣測。據推測,這些觀念和理論所闡述的內容遠遠領先在我們的時間之前,因此必須在擁有先進科技的世代中,方能得以證實。本文當中,是一些目前已經備受討論之神祕的物理學理論。

1. 量子意識

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這個理論是為了解決量子力學的測量問題,而此物理測量的結論,就是我們的想法,關係著最後產生的結果。為了試著解決量子力學知中測量的問題,物理學家們必須履次地面對尚未獲解之意識困境。雖然有眾多的物理學家企圖略過此一問題,然而這似乎也意味著在量子層級之中意識選擇的經驗和其經驗的結果之中存在著一個連結。儘管還不是相當確定,但近來許多在以基本粒子為基礎的經驗結果上,都展現了緊密的關聯性。一些物理學家,如羅傑·潘洛斯(Roger Penrose),認為目前物理學尚未具備有解釋意識的能力,而那意識的本身與奇妙的量子世界則有著相互連結。

2. 多重世界理論

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根據這個理論而言,除了我們的宇宙之外,還有無限多個數不盡的其它宇宙存在著。這個理論原來是用於解決神秘的量子力學詮釋下的粒子以及它們波粒二象性的本質和因果關係原則。而在多重世界理論之中,你並非只存在於一個空間之中,更確切的說,有著無限版本的你存在於其它世界當中,並且可能有著完全不同的行為舉止。在多重理論之中,每一個版本的你擁有個完全不同的命運。這個理論有著許多的變化,好似創造者以數不盡的泡沫般宇宙持續不斷的出現又消失來描繪整個宇宙。這個宇宙的概念甚至與認為宇宙的創造在137億光年前就發生的大爆炸理論持相反意見。科學家們甚至進一步認為,所有一切都有著許多獨立行動的大腦,而我們的觀察是在我們許多大腦之中的一個反射,而由其他所觀察到的東西,則有可能完全地不同。

3. 現實並不存在

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就如科學家一般,有關現實存在的真正意義,長期以來在哲學家之間也是一個熱烈討論的問題。直到量子力學,以及海森堡(Heisenberg)的測不準原理(uncertainty principle) 的出現,爭議則在於是否我們所觀察到的事物存在於我們的心智之外,或是如同理想主義者所認為的是我們心智感知之物。無論如何,量子力學在量子層級上革除了宇宙的一個決定性觀點,認為在我們觀察之中的不確定性可能和因果原則相牴觸。根據這個宇宙的概念,近來的實驗皆顯示出,現實境況除非是在觀測之下,否則實際上可能並不存在。一項由澳洲國立大學研究人員所進行的波粒二象性研究中指出,粒子或波在它們被觀測之後呈現存在的狀態。換句話說,觀測就是一切,而現實的境況只有在觀測發生時才會存在。

4. 我們的宇宙是一巨大的全息圖

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全息圖是一種將3次元物件的訊息儲存在2次元的相片底片之中的設備,此技術是將單一雷射光束照在一物體上,並將其干擾模式儲存在底片上。這個反向的行動,就像是在一個已存在影像的底片上,打上一束有如雷射光,連貫一致的來源光,而此時將產生一個流動性的3次元圖案。根據將3次元物件的訊息保存在2次元平面上的原理原則,全息宇宙理論認為我們的宇宙也是一個較低次元表面架構的投射。物理學家傑拉德·胡夫特(Gerard t’Hooft)是第一位有系統的以資訊理論(information theory)闡述全息原理。而此一觀念後來也在1997年時受到物理學家胡安·馬爾達西那(Juan Maldacena),以及在近來受到日本研究團隊的加以研究發展。他們的研究顯示出一個可能性,也就是我們宇宙中所有的一切,可能僅是來自於一個毫無重力且較為平坦的空間所產生的全息圖,不管我們可能從來都不知道我們是否住在一個全息圖之中,表面上說來是不可能的,因為那是一個無法探測且極為小型的次元。

5. 看似為我們宇宙的一切,深深的烙印在巨大的黑洞之中

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此一觀點早已是科幻小說的一大主題,但如今這項新的理論,根據螺旋形式掉入黑洞之中的數學模型而來,並且提供這個概念一個具理論性的支持。印第安納大學Nikodem Poplawski是第一位提出此理論的物理學家,他認為我們的宇宙可能確實是在一個巨大的黑洞之中所創造,並且受困於其中,而它自己則可能存在於另外的宇宙當中。這項理論之中所含的奇異的內容尚未獲得證實,或甚至完全還沒有就理論性的觀點做測試。但如果這是真的,那麼所有其他的黑洞可能就將成為那些我們還不知道的宇宙的最佳後選人。你知道其它令人驚艷的物理理論嗎?上述提及的理論當中,哪一個最令你感興趣呢?請在底下與我們分享你的看法吧!

參考:傑拉德·胡夫特《Dimensional reduction in quantum gravity》、李奧納特·色斯金(Leonard Susskind)《The world as a hologram》、《Journal of Mathematical Physics》

來源: Learning Mind

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