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三十二日(217)

作者: 叶陈年 阅读记录

直到有一天,雷利·罗恩在最新发射的高精密空间探测器发回的数据中,发现了一股很特殊的微弱的引力波信号,比双黑洞、双中子星等人类已经探测到引力波要奇怪得多,不够清晰,会让人觉得是新探测器出了问题或者是宇宙尘埃的影响,它在这个宇宙没有对应的引力波源,甚至理论上也不存在爆发源模型。

如果有谁把这股突如其来的引力波当做原初引力波用来验证暴胀宇宙模型的正确性一定会失望的。因为稍加钻研就会发现,这股引力波很“新鲜”,它不陈旧,也不遥远,并不是宇宙开端时产生一直蔓延到现在的遗迹,它好像是刚刚才发生的。然而探测器能观测到的范围什么都没有,那些普通的恒星、行星根本不足以产生引力波。

因此,如果没有雷利·罗恩,绝大数天文观测者在经过研究后都会把这股引力波信号当做某种错误忽略掉。事实上,雷利·罗恩当时困惑过一段时间就无可奈何地把它搁置了。

时间来到三年后,雷利·罗恩出于研究需要申请借用了大型强子对撞机。对撞机的主管人是他的一个同学,是弦论与多维的忠实拥趸,他希望能用大型强子对撞机发现额外维度。雷利·罗恩在那儿陆陆续续待了将近两年,期间无数次听到老同学提到相关实验:[高速运动的质子迎面相撞,产生的碎片可以从常见的宏观维度抛射出来,挤入其他维度(这些碎片可能是引力的粒子,即引力子),如果发生了这样的事情,碎片就会带走一些能量,所以我们的探测器就会发现,碰撞之后有一些能量丢失了。这种能量丢失的信号就为额外维的存在提供了强有力的证据。]①

老同学的絮叨终日飘荡在耳边,以至于在雷利·罗恩离开那里以后,还是会经常想起他的话。

能量丢失,就等同于引力子消失。

弦论认为我们生活的宇宙其实是一块3维膜,而高维空间里不止一块3维膜,甚至可以说是很多很多,无穷无尽。

而引力子之所以会消失,是因为在弦理论里,引力是闭弦,其他电磁力之类的是开弦。只有闭弦才能飞到膜外面,去往额外维。

雷利·罗恩突然想到,如果两块3维膜靠得足够近,是否会发生引力作用,从而产生引力波呢?

这时候,记忆中那被遗忘的突然探测到的特殊引力波信号被翻捡到当前的思维中。不过如果两块3维膜近到产生引力作用,要么是能形成某种持续的平衡,像地球被太阳的引力捕获围绕它转动,这样一来,引力波也应该是持续产生,能够不断被探测的;要么是相撞,两个宇宙相撞可不是开玩笑的。

而当初探测到的引力波信号,转瞬即逝,更像是两块3维膜稍稍靠近了些,才产生点引力作用,又被另一种斥力推开,才避免两个宇宙同归于尽的宿命。

雷利·罗恩因为这些似乎不着边际的想法陷入了对平行宇宙的狂热中,太空探索又见不到未来,他便转移重心疯狂研究各种理论下的平行宇宙。最终他的目光长久地停留在量子力学的多世界解释上。

量子力学中的平行宇宙和弦论的平行宇宙并不一样。弦论中的平行宇宙姑且不论如何产生、但它们本身是就存在高维空间,与其他的平行宇宙在宇宙常数上并不相同,从而在物质表现上也有所不同,是独立的宇宙(但如果平行宇宙足够多,是可能出现和我们的宇宙一模一样的平行宇宙的)。

量子力学中,针对概率波在微观和宏观上的区别,出现了很多解释。用一个简单的例子说明,比如薛定谔方程计算出一个粒子的概率波,这个粒子可能落到A点,也可能落在B点,还有小部分可能落在C点,这是不确定的,而一旦去测量后,它就会确定地落在一个点上。哥本哈根方法对此解释为[当人们测量或观察一个粒子时,粒子的概率波就会坍缩到一个点上,粒子可能散布的位置范围转变为一个明确的结果。]②

但由于薛定谔方程不允许概率波突然坍缩,历史上的物理学家艾弗雷特提出另外的解释,[任何量子力学认为可能发生的事情(也就是说,所有被量子力学都赋予非零概率的结果)],都在它们各自独立的世界里实际发生了。在一个宇宙中,粒子落在了A点;第二个宇宙中,粒子落在了B点;第二个宇宙中,粒子落在了C点。[这就是量子力学的多世界方法中的“众多世界”。]③

雷利·罗恩便是从艾弗雷特的多世界方法中,再结合弦理论的3维膜,看到了对那股引力波的解释。如果说,那时候正好有一个量子力学多世界中的平行宇宙以3维膜的形式分裂出去,在分裂最初,在高维空间中两者很接近,从而产生引力波。随后因为某些量子力学作用,两者彻底独立开来。