第二章 二等不可思議 13.平行宇宙

「可是,先生,您的意思真的是,」彼得說,「會存在另外的世界——到處都有,比如就在拐角處?」

「沒有比這更有可能的事情了,」教授說……當他低聲自言自語,「我奇怪他們究竟在學校里教了他們什麼。」

——C.S.劉易斯(C.S.Lewis)《獅子、女巫和魔衣櫥》(The Liod the Wardrobe)

聽著:隔壁還有另一個浩瀚宇宙,咱們去吧!

——E.E.卡明斯(E.E.Cummings)

平行宇宙真的可能存在嗎?他們是好萊塢編劇最愛的設定,就像在《星艦迷航》名為《鏡子,鏡子》(Mirror,Mirror)的一集中那樣。科克船長被意外傳送到了一個古怪的平行宇宙中。在那裡,星際聯邦是一個由野蠻征服、貪婪和掠奪維繫的邪惡帝國。在那個宇宙中,史波克(Spock)留著嚇人的鬍子,而科克船長是一群貪婪的海盜的首領,通過奴役敵人和暗殺上級往上爬。

平行宇宙讓我們得以探索「如果……會怎樣」的世界,以及其美味、迷人的可能性。比如,在《超人》漫畫中,有好幾個平行宇宙,在那裡,超人的家鄉氪星(Krypton)沒有爆炸,或者超人最終泄露了自己的身份:溫文有禮的克拉克·肯特(Clark Kent),或者他娶了路易斯·萊恩並且有了超人寶寶。但是,平行宇宙僅僅是《陰陽魔界》的重演,還是在現代物理學中具備基礎呢?

縱觀歷史,幾乎在每個古代社會,人們都相信有其他層次的存在,有天神和幽靈的居所。基督教徒相信天堂、地域和煉獄,佛教徒相信涅槃和各種形態的意識,印度教徒則擁有數千種層次的存在。

基督教神學家茫然不知如何解釋天堂所在的位置,他們常常推測上帝居住在更高維度的層次中。令人吃驚的是,如果更高維空間的確存在,那麼許多被認為是上帝所具備的特性或許會成為可能。一個高維空間的生物或許能夠隨意消失又出現,或者能夠穿牆而過——這是通常被認為屬於上帝的能力。

近來,平行宇宙的概念成了理論物理學家之間辯論最為熱烈的話題之一。事實上,有數種形式的平行宇宙迫使我們重新思考「真實」的含義。在這一有關各種平行宇宙的辯論中,最處於風口浪尖的莫過於真實的含義本身。

在科學文獻中討論最激烈的有至少三種類型的平行宇宙:

·超空間,或者高維空間;

·多元宇宙;

·量子平行宇宙。

有一種平行宇宙是歷史最悠久的辯論對象——高維空間。我們生活在三維(長、寬、高)空間內,這是常識。無論我們如何將一個物體在空間中移動,所有的方位都可以用這三種坐標表示。事實上,我們可以用這三個數字標出宇宙中任何物體的方位,從我們的鼻尖到所有星系最遙遠的角落。

第四維空間似乎有違常識。比如,如果讓一個房間充滿煙霧,我們不會看到煙霧消失在另一個維度中。我們不會在宇宙的任何地方見到物體突然消失,或者飄蕩到另一個宇宙去。這意味著任何高維空間——如果它們的確存在的話,都必須比一個原子更小。

三維空間構成了古希臘幾何學的根本基礎。比如,亞里士多德在他的文章《論天》(On Heaven)中寫道:「線只有一種量,面有兩種,而體有三種。超越了這些的量不存在,因為總共就只有三種量。」在公元前150年,亞歷山大城(Alexandria)的托勒密(Ptolemy)提出了第一條證明高維空間「不可能存在」的「證據」。在他的論文《論距離》(On Distance)中,他作了以下推理。作三條相互垂直的直線(就像構成房間角落的三條直線那樣)。很明顯,他說,與其他三條直線相互垂直的第四條直線是不可能畫出來的,因此第四維空間肯定是不存在的(他證明的事實上是我們的大腦無法將第四維度視覺化。你桌上擺放的PC機一直都在超空間內進行運算)。

在長達兩千年的時間裡,任何膽敢談論第四維度的數學家都要冒被嘲諷的風險。在1685年,數學家約翰·瓦里斯(John Wallis)攻擊第四維度,稱它為「造化的怪胎,比凱米拉 和半人馬更不靠譜。」在19世紀,「數學王子」卡爾·高斯(Karl Gauss)計算出了大量第四維度相關的數學,但由於它們可能引起激烈的攻擊而不敢發表。但是,高斯私下做了實驗,測試平面的三維古希臘幾何學是否的確描述了整個宇宙。在一次實驗中,他讓助手們留在三座山頂上,每人手執一盞燈籠,由此構成了一個巨大的三角形。高斯隨後測量三角形每個角的度數。讓他失望的是,他發現三角形的內角和都是180°。他總結說,如果規範的古希臘幾何學有什麼誤差的話,那麼這些誤差—定非常微小,無法用他的燈籠發現。

高斯將問題留給了他的學生格奧爾格·波恩哈德·黎曼(Ge Bernhard Riemann),黎曼寫下了基礎高維度數學(在數十年後被大量引入了愛因斯坦的廣義相對論中)。在一陣強烈的反對旋風中,在一次黎曼所作的著名演說中,他推翻了有兩千年歷史的古希臘幾何學,並且建立了高等、彎曲的維度的基本數學,至今我們仍然在使用它。

在黎曼非凡的發現於19世紀後期的歐洲廣為傳播之後,「第四維度」在藝術家、音樂家、作家、哲學家和畫家中變得大受歡迎。藝術史學家琳達·達倫波(Linda Dalrymple)認為,畢加索的立體主義事實上是從第四維度獲得了部分靈感(畢加索繪畫中雙眼面對前方、鼻子面向另一方的婦人是一次將四維角度形象化的嘗試,因為從第四維空間可以同時看到婦人的臉、鼻子和後腦勺)。亨德森寫道:「就如黑洞一樣,『第四維度』擁有神秘的特質,無法完全了解,哪怕是科學家們自己。不過,『第四維度』的影響力遠比黑洞或者其他1919年後更新的科學假說更為深遠,除了廣義相對論。」

另一些畫家也進行了關於四維的創作。在薩爾瓦多·達利(Salvador Dali)的《十字架上的基督》(Christus Hypercubus) 中,基督被釘在—個模樣古怪、漂浮著的三維十宇架上,那其實是一個超立方體,一個未展開的四維立方體;在達利著名的《記憶的永恆》(The Persistenemory) 中,他試圖將時間表現為第四維度,因此用那隻融化的鐘作為隱喻。馬塞爾·杜尚(Marcel Duchamp)的《走下樓梯的裸女》(Nude Desding a Staircase)試圖通過捕捉一位走下樓梯的裸女的時移動態來表現時間是第四維度。第四維甚至出現在王爾德的短篇小說《坎特維爾的幽靈》(The terville Ghost)中,一個居住在四維空間中的幽靈在一座房屋裡徘徊不去。

四維空間還出現在一些H·G.威爾斯的作品中,包括《隱行人》(The Invisible Man)、《普拉特納的故事》(The Plattory)和《奇異的探訪》(The Wonderful Visit)(在後者中——它從此成了大量好萊瑪電影和科幻小說的靈感基礎,我們的宇宙與一個平行宇宙相撞。一位來自另一個宇宙的可憐的天使在偶然被獵人射中後落入了我們所在的宇宙。我們宇宙中的貪婪、小氣和自私使天使感到恐懼,並且最終自殺)。

羅伯特·海茵萊因(Robert Heinlein)也在《野獸們》(The Number of the Beast)中用略帶挖苦的方式對平行宇宙進行了探索。海茵萊因想像了四個勇敢的人駕駛著一位瘋子教授的跨維度跑車在平行宇宙中嬉鬧冒險。

在電視劇《旅行者——平行世界》(Sliders)中,一個年輕男孩從書中得到靈感,製造了一台能讓他在平行宇宙間「滑翔」的機器(那孩子讀的其實是我的書——《超空間》[Hyperspace])。

但是,在歷史上,四維空間被物理學家認為不過是一種好奇心的產物,有關高維空間的證據從來沒有被發現過。當1919年物理學家西奧多·卡魯扎(Theodor Kaluza)寫出一篇備受爭議的論文,提及高維空間的存在之後,這一切開始發生了改變。他從愛因斯坦的廣義相對論入手,但將廣義相對論放到了五維之中(時間是一個維度,空間是四個維度,因為時間是第四個時-空維度,現在物理學家將第四維度稱作五維。)如果第五維度被壓縮得越來越小,則方程式會魔法般地分裂為兩個部分。其中之一描述愛因斯坦的標準相對論,但另一部分變成了麥克斯韋的光學理論!

這是令人震驚的發現。或許光的秘密隱藏在第五維度中!愛因斯坦本人也被這個解震撼了,它似乎給出了光和引力的完美統一(愛因斯坦對卡魯扎的解法非常震驚,他反覆思索了

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