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《隐藏的现实》
铛铛铃2025-09-13【科普】1人已围观
简介
今天为您解读的书是《隐藏的现实》，副标题是“平行宇宙是什么”。
平行宇宙是什么呢？简单来说，我们身处的宇宙不是唯一的宇宙，世界上还存在着其他许许多多的宇宙。这并不是科幻作家的想象，而是科学家推理得出的结果。不过，平行宇宙还停留在科学家的思想实验上，我们还不能准确定义它。今天要讲的这本《隐藏的现实》，同样无法精确界定出什么是平行宇宙，但是它提供了多达九种可能的平行宇宙模型。有的远在天边，有的近在咫尺，有的超越维度，有的轮回重生。《三体》作者刘慈欣在为本书作序时说：“科幻小说都不敢描述这样的概念，震撼紧跟着震撼，神奇叠加着神奇，想象力之疯狂，让人头昏目眩。”《纽约时报》书评评价说：“如果明天外星人入侵地球，并想掌握人类的最高智慧，那最糟糕的事情就是让他们找到这本书。”
本书作者布莱恩·格林，是美国著名的物理学家，弦理论的领军人物，同时也是一位科普明星作家。他风度翩翩，参演了多部科学纪录片和影视剧。这本《隐藏的现实》出版后，连续数月蝉联亚马逊同类书籍排行榜首位。下面我将把书中介绍的这九种平行宇宙，归纳为三组为你讲解。
第一组是建立在成熟理论上的平行宇宙，它们是暴胀理论、量子力学等理论的推论。第二组是跟弦理论有关的平行宇宙，弦理论是一门新兴的、尚未得到证实的学说，从弦理论中也可以衍生出多种平行宇宙。第三组是建立在哲学思辨上的平行宇宙，它们超越科学，从更深层的哲学视角对宇宙进行终极探讨。
首先，我们从最简单的第一组开始，看看在成熟的理论框架中，衍生出了什么样的平行宇宙。先来看第一个最简单的平行宇宙模型，使用数学上的排列组合，就能把它推导出来。我们先来思考一个基本的问题，宇宙空间到底是有限大还是无限大？科学家到现在都没有一个明确的答案，因为这两种情况都有证据支持。我们这里的讨论基于宇宙空间无限论。虽然宇宙空间无限，但是我们可观测到的宇宙却是有限的，只有410亿光年。这个我们能观测到的最远宇宙边界，称为“宇宙视界”，“视”是边界的“界”。超过了视界范围的任何物质，我们都无法观测了。视界内外的演化过程是完全独立的。如果把宇宙空间比作一张巨大的、无限的花被单儿，每一个宇宙视界，就好比被单上缝着的一块块碎花布，每一块碎花布都代表着一个独立的宇宙，它们彼此存在于各自的世界之外。这就是第一种平行宇宙模型，叫做“百衲被”平行宇宙，“衲”是接纳的“纳”，“被”是单的“倍”。在百衲被平行宇宙中，每一个宇宙中的粒子数量是有限的，而每一种碎花布的花样，就代表一种粒子的排列方式。目前我们宇宙中的粒子可能存在的排列，有十的122次方种，也就是说，碎花布的花样只有这么多。只要宇宙空间这张被单是无限大的，碎布无限拼接下去，那就一定会出现重复的花样。这就意味着一定存在另外一个自己，我们每一个人的肉体和精神，都只是粒子排列方式的一种体现而已。确定了排列方式，就确定了一切。所以在无限的宇宙中，你的拷贝有很多很多，你在百衲被平行宇宙中被复制了无穷多次。每一个你错过的机会，每一个你放弃的选择，都会在其他宇宙中上演。
好，以上你只体验到了一种最平凡的平行宇宙，它唯一的前提是空间的无限。相对的，时间的无限同样能带来平行宇宙，这就是第二种平行宇宙模型，叫做“暴胀”平行宇宙，“暴”是风暴的“暴”，“胀”是膨胀的“胀”。这个概念，是为了完善宇宙大爆炸理论而提出的。它是说宇宙在创生之后，不到一秒钟的时间里，宇宙空间发生了指数式的膨胀。科学家设想了一种场，叫做“暴胀场”，就像电场、磁场一样，有场的地方就有能量，暴胀场就蕴含着一种能让空间膨胀的能量。能量越高的地方，空间膨胀的速度就越快，而且高能量暴胀场膨胀出来的空间也具有高能量的暴胀场，这就会让爆炸像病毒蔓延一样，永远停不下来。于是宇宙就有了一幅新的面貌。想象一下，空间是一块超级巨大的奶酪，其中干酪制的部分代表暴胀快的区域，孔洞的部分代表暴胀慢的区域。孔洞就像我们现在的宇宙，超快速的膨胀已经停止了，孔洞随机地出现在干酪质的夹缝之中，而干酪质的部分则永远在膨胀，让这块奶酪越变越大。随之而来的就是奶酪里的孔洞，也会随机变得越来越多。同时由于干酪质的部分膨胀的速度非常快，导致孔洞之间的分离速度超过了光速，时间再长、技术再先进，也没有办法超越这个界限，甚至互相传递信号都不行。所以每一个孔洞都将成为一个独立的宇宙，叫做“泡泡宇宙”。泡泡宇宙听起来很小，但是别被想象力束缚。在暴胀理论中，泡泡指的是整个宇宙的广袤空间，它们镶嵌在更为广阔的空间大奶酪中。科学家通过计算，得出了一个反直觉的惊人结论：如果你俯瞰整块奶酪，那么每个泡泡宇宙的空间都是有限的，可是如果你进入泡泡里面看，那么每个泡泡宇宙又是无限的。就像哈姆雷特的名言：“我即使被关在果壳之中，仍自以为是无限空间之王。”无限大的泡泡宇宙意味着什么呢？意味着这里面会产生百衲被平行宇宙。也就是说，在一个巨大的暴胀平行宇宙系统中，系统的每一个部分都是一个百衲被平行宇宙，我们实际生活在平行宇宙的平行宇宙中。
下面的第三种平行宇宙就比较好理解，叫做“量子平行宇宙”，它是基于量子力学提出的。量子力学中有一个概念叫做“状态叠加”，是说一个量子可以有无数种状态同时存在，可是当人们去观测它的叠加态时，它又会以一种确定的状态出现在人们眼前。你可能听说过“薛定谔的猫”说，一个盒子里有一个原子控制的毒气装置和一只小猫，原子衰变就会释放毒气，可是这个原子同时处在衰变和不衰变的叠加态中，那么盒子里的小猫就又死又活。为了解决这个问题，人们引入了量子平行宇宙的解释。它认为在我们进行观测时，整个宇宙分裂成了几个平行宇宙，每个宇宙对应着一个不同的结果。在这个宇宙中，猫死掉了，而在另一个宇宙中，猫活得好好的。所以所有可能发生的事情，都在它们各自独立的宇宙中实际发生了，这就是量子平行宇宙。
那么，既然宇宙会分裂成多个，为什么还会有状态叠加效应呢？我们可以解释为，当引起宇宙分裂的粒子足够少时，平行宇宙之间还可以产生微弱的联系，可是一旦涉及的粒子数量增多，这种联系就会被切断。用物理术语来说叫做“退相干”，就是褪去相互干涉。这就是为什么当我们观测量子时，它会失去叠加态，因为观测的仪器使涉及到的粒子数增多，它们的介入会切断平行宇宙之间的联系。
以上我们介绍了三种建立在成熟物理理论上的平行宇宙模型。下面我们要介绍的这一组平行宇宙，全都与一个尚未被证实的全新理论有关，这就是弦理论。首先解释一下什么是弦理论，它认为宇宙的基本单位不是粒子，而是一根根像琴弦一样的细线，粒子只不过是弦的震动而已。所有的弦都是相同的，但不同的振动对应着不同的粒子，于是世间万物就都被统一到了弦这个概念上。那为什么弦理论中只能有弦呢？不能有其他形状的东西吗？还真有，科学家们先是发现，弦论并非只有一种，而是有五种不同的版本。奇妙的是，这五种表面上看起来完全不同的版本，居然还能互相转化。于是这五个版本的弦论就形成了一个联合体，叫做“M理论”，翻译成“膜理论”。从这个理论中，人们找到了一种新的形状，一种像飞毯一样的二维体，也就是“膜”。不仅有二维膜，还有三维膜、四维膜，直到十维膜。这些膜就像弦一样，都可以发生振动和摆动。换句话来说，弦就是一维的膜。在膜理论里，宇宙包含十维的空间加一维的时间，时空维度一共是11维度。正是在这个膜理论中，出现了第四种平行宇宙模型，也就是“膜的平行宇宙”。
想象一下，我们的宇宙就是一张巨大的三维膜，就好像一片面包片，它就是我们空间的基底，我们生活在这块三维膜中，就像鱼生活在水里一样。而这块膜不止有一个，膜理论有11个时空维度，高维度空间可以容纳不止一块三维膜。也就是说，在我们生活的这片面包片旁边，还有许许多多面包片，他们可能横七竖八地飘在我们附近，有的是全麦面包，有的是奶油面包。可是为什么这些面包片我们都看不见呢？我们可以飞到膜的外面去吗？答案是不行。为什么呢？这要从弦的形状说起，弦的形状共有两种，一种是开弦，一种是闭弦。开弦就像一条普通的线，它的一端牢牢拴在膜上，永远无法从膜上跑出来，俗称你我和世界上所有普通物质的弦，都是开弦。虽然你可以蹦来蹦去、上蹿下跳，但是你的开弦端点会把你牢牢囚禁在膜上，永远都无法逃离。但是有一种东西与众不同，它能逃出我们生存的这张膜，逃出三维空间，那就是引力。构成引力的弦是“闭弦”，它首尾相连，形成了一个圈儿，圈儿没有端点，膜就无法把它抓住。所以引力可以在膜世界和高维空间中自由往返，于是，引力就成了我们探测高维空间的唯一手段。如果你看过电影《星际穿越》，一定会对这一幕印象深刻，身处太空五维时空中的爸爸，通过拨动一块手表的指针，向地球上的女儿传递信息。爸爸所使用的这种能穿越时空的力量，正是引力。不过在现实世界中，引力是所有作用力中最微弱的一个，我们到目前为止还没有探测到额外的维度。
下面我们将在膜的平行宇宙基础上，推导出第五种平行宇宙，叫做“循环平行宇宙”。想象一下，高维空间中存在着许许多多膜，它们可以在周边的环境中自由运动。如果两片运动的膜碰撞到一起，会发生什么事儿呢？那么这两片膜会像河上的铜箔一样，迸发出炽热的粒子和辐射，足以毁灭膜宇宙中的任何组织结构，如同来了一次毁天灭地的大爆炸。有人建议给这个过程起一个贴切的名字，叫做“大劈开”。两片膜碰撞之后不会粘在一起，而是会发生反弹，彼此远离对方，冷却下来，孕育新的宇宙。当分开的距离达到最大值时，再次相互靠近，随之发生新的碰撞，然后每片膜又重回熊熊烈火之中，再次毁灭，从而开启一个新的循环碰撞。这种宇宙理论的本质就是，世界在爆炸和重生中循环往复，于是形成了一种新的平行宇宙，叫做“循环平行宇宙”。据估计，在宇宙碰撞的探戈舞中，一个完整的周期所花去的时间，从诞生到死亡，大概需要1万亿年。我们的宇宙不过是最新的一个，史上曾经出现过的某些宇宙，可能存在智慧生物，他们可能创造了文化，但如今这些宇宙早已灰飞烟灭。按照这个理论，总有一天，我们这个宇宙中的一切也同样会烟消云散。循环平行宇宙最具争议的一点是，它明显避开了宇宙如何起源的问题。如果你想问，整个宇宙循环的开端出现在多久以前，答案很简单，就是没有这样的开端，因为循环永远处于轮回之中。
弦理论推导出的最难以理解的是第六种平行宇宙，叫做“景观平行宇宙”。这个宇宙模型依赖于一种叫做“量子隧穿”的效应，“隧”是隧道的“隧”，“穿”是穿越的“穿”。那什么是量子隧穿呢？假设有一个电子遇到一块500米厚的钢板，经典物理学会说这个电子不可能穿过去，可是量子力学却说它穿过去的概率很小，但也不是不可能。量子确实有这种神奇的效应，只要等待时间足够长，它确实可以穿过任何障碍物。现在我们把这个量子隧穿效应放大到整个宇宙。还记得前面讲到暴胀平行宇宙时，那个宇宙奶酪的比喻吗？是说整个空间分成了两部分，一个是剧烈膨胀的干酪质，是暴胀场能量高的区域，一个是停止剧烈膨胀的孔洞，是暴胀场能量低的区域。这是一种比较简单的划分，如果把它形容成一幅图像，那么能量高的地方是山峰，能量低的地方是山脚。在弦理论里，情况要远比这个复杂，能量分布不只是山峰、山脚那么简单，它像一幅崎岖起伏的山地景观图，有山峰、山谷，有平原、丘陵，有高原、盆地。通常能量会从高处流向低处，可是如果地形复杂，山坡上高低起伏，那能量就流不过去了。这时候量子隧穿效应就显现了，一个粒子可以不顾地形阻挡，直接从能量较高的地方隧穿到能量较低的地方。它进入低能量区域后，就如同一颗种子开始膨胀，形成了一个新的泡泡宇宙。别忘了，在弦理论中，空间是拥有多个维度的，这些泡泡完全可以在额外的、我们看不到的维度中生长。于是在那个大奶酪的孔洞里，泡泡宇宙中就会出现新的泡泡宇宙，泡泡中间还有泡泡，就像俄罗斯套娃一样。这个大量层层嵌套的泡泡宇宙，就叫“景观平行宇宙”。
第七种平行宇宙会令你更加瞠目结舌，作者说，这是所有平行宇宙中最古怪的版本，叫做“全息平行宇宙”。为了更好地理解这个宇宙模型，我们先来讲一个小故事。从前有一个专制的皇帝，在他的国度里，有一位敢于直言犯上的科学家，皇帝想把科学家除掉，他身边的佞臣出了个歹毒的主意，要把科学家全家都丢入黑洞。当听到这个噩耗时，家人们哭成了一片，只有科学家自己却露出了笑容。在行刑的当天，科学家全家坐上了驶向黑洞的宇宙飞船。皇帝和他的大臣们用望远镜观测飞船驶向黑洞的情况，望远镜通过对光子的计算分析得出，飞船在通过黑洞边界的时刻，在剧烈的辐射中熊熊燃烧，化为乌有。皇帝和大臣们心满意足地哈哈大笑起来。可是他们不知道的是，此时此刻的科学家一家人，正舒舒服服地平安驶过了黑洞的边界。尽管科学家知道，他们最终会抵达黑洞奇点，而被撕成碎片，但是这是一个巨大的黑洞，接近奇点还需要百万年之久，足够全家人平安地度过一生。从皇帝的视角看，科学家死了，而从科学家自己的视角看，他还活着。到底哪一个才是真实的呢？答案是全都是真实的。你可能会说，这也太扯了，飞船只有一艘，怎么会出现两种并存的结局呢？首先我们要知道，这在物理上并不是一个悖论，因为黑洞内外的观测者永远不可能相遇。皇帝不能跳进黑洞，告诉科学家你已经死了，而科学家也不能从黑洞中爬出来，证明自己还活着。所以不管你觉得这有多么不可思议，它们都是成立的，唯一的差异仅仅是视角的不同。科学家利用一套复杂的数学模型，证明出一种在特殊时空内部运作的弦论，等价于在其边界上运行的量子场论。是不是听不懂？简单来说就是“中国”等价于“china”，“人民”等价于“people”，区别仅仅是汉语和英语两种不同的语言，说的却是同一回事。物理也是如此，科学家发明了一个翻译公式，当我们给出黑洞边界上的物理过程，我们就能通过这个公式，把它转换成黑洞内部的物理过程。想必你听说过全息图像，全息图像的胶片上只有各种线段、弧线和旋涡，根本看不出来是什么，但是它经过激光的照射转化之后，却能变成立体逼真的景象。黑洞的边界就像是全息胶片，它的内部就像是全息投影，投影只不过是胶片的一种化身而已。那么如果把这个全息图像扩大到整个宇宙，就会产生第七种平行宇宙，“全息平行宇宙”。全息平行宇宙是这样的，宇宙被一个巨大的球面包裹，全宇宙的信息都被编码并储存在这个巨大的球面上。我们眼中的三维世界，这个充满了星系、山川、海洋、城市和人类的宇宙，其实是一幅全息图，我们生活在这幅全息图里，周围的一切都只是宇宙边缘二维平面的投影，世界万物全都是幻觉，是储存在宇宙边缘的信息投射到我们世界的假象。可是仅仅是宇宙的边缘，能存得下整个宇宙内部的信息吗？科学家已经证明，空间内所包含的信息量必定小于该区域的表面积，表面积能储存的信息量有多惊人，举个例子就知道了。假设有一个半径为50cm的球，它的表面积可以储存的信息量高达十的70次方比特，大约是1tb的十亿亿、亿、亿、亿、亿亿倍，一共有七个亿。所以一个全息的宇宙在理论上是完全成立的。如果全息平行宇宙真的存在，那么宇宙边界上所发生的物理过程，就好像一位牵动细线的傀儡操纵者，操纵着我们的一切，我们只不过是他的投影而已。我们的世界和宇宙边缘的世界构成了一对最合拍的平行世界，就像你与你的影子一样，亦步亦趋。
以上我们讲完了七种平行宇宙模型，它们都是物理理论推导出的结果。下面让我们换一种思考方式，如果抛开物理，把方向盘抓在我们自己手里，又会是怎样的呢？现在我们就来看看最后一组平行宇宙，它们有点超脱了物理学的范畴，带上了一些哲学思辨。美籍宇宙学家安德烈·林德有一句话：“扮演上帝的诱惑不可抗拒。”科学界曾考虑过一个诱人的问题，人类能否掌握宇宙的演化过程，按照自己的意志创造一个平行宇宙呢？理论上还真行。我们在前面暴胀平行宇宙中提到一种暴胀场，只要有暴胀场，空间就会膨胀，形成一个泡泡宇宙。我们唯一要做的就是创造出一个暴胀场的种子，它就能启动最初的一轮膨胀。根据计算，这一小块暴胀空间的种子只需直径十的-26次方厘米大小，其中包含的能量转化成质量，比10克还要轻一点，简直能放进钱包了。如此微小的种子会在刹那间急剧膨胀，变得比可见的宇宙还要广袤。一旦新生的空间膨胀到某个临界尺寸，它就会与母空间的脐带断开，一个独立的暴胀宇宙就诞生了。听上去，创造一个宇宙并不难，但还是有两个问题。首先，暴胀场还只是一个纯粹的理论，我们不知道它是否真实存在。第二，创造新的宇宙是不是会吞噬掉我们现在的世界呢？不必担心，暴胀种子不会侵占我们的空间，而是会在其他维度上制造新的空间，我们一点都看不见。这既令人欣慰，也令人沮丧，辛辛苦苦创造了一个宇宙，我们自己却看不见、摸不着，甚至都不能确定这个宇宙是否已经造好了。那我们干嘛还要造它呢？如果造一个真实的宇宙我们看不到，那么考虑造一个虚拟的宇宙呢？也许人类可以创造出第八种平行宇宙，虚拟平行宇宙。如果你看过电影《黑客帝国》，就会对这种虚拟平行宇宙不陌生。在电影中，人类的身体被放在一个盛满营养液的器皿中，身上插满了各种插头，以接受各种感官刺激信号，人类就依靠这些信号生活在一个完全虚拟的电脑幻境中。要模拟这样一个世界，在技术上是很难的，但并非不可行。一个100岁寿命的人，一生中大脑平均进行十的24次方次运算，把这个数字乘以地球上所有生活过的人口数量，大概是1000亿，那么全人类的大脑加起来，大约进行了十的35次方次运算。这是个多大的数字呢？要知道，太阳的质量大约是十的35次方克。如果我们把现在的高速计算机造成地球那么大，运行不到2分钟时间，就能模拟全人类的一生。这只是利用现有的技术，如果使用量子计算，一台不超过笔记本大小的量子计算机，就能在远小于一秒的时间内完成人类自诞生以来所做过的所有运算。那么我们就创造出了一个栩栩如生的虚拟世界，这个世界中的虚拟居民就像我们的世界至于我们一样真实。这样一个虚拟世界带来一个令人抓狂的哲学问题，我们当下是否就生活在一个虚拟世界之中呢？我们无法证明自己生活的世界究竟是真实的还是虚拟的，就像庄生晓梦迷蝴蝶的典故，庄子无法判断到底是自己做梦变成了一只蝴蝶，还是一只蝴蝶做梦变成了自己。同样，你也无法判断自己是不是只是一漂浮在营养液里的大脑，是不是有一群更高等的智慧生物在用电脑的模拟程让你产生了意识和体验。如果这一切都是幻觉，那么人类根本无法从对这种幻觉的怀疑中挣脱出来。
以上我们讲解了八种平行宇宙，你可能会想，为什么这些宇宙要如此千奇百怪、与众不同？为什么这个是暴胀，那个是弦论，这个是量子力学，那个是全息投影呢？哲学里有个观点，如果你不想解释为什么某个理论与众不同，那么就不要觉得它与众不同。所以我们的最后一种平行宇宙，就是一个包含所有可能性的平行宇宙，没有哪一种模型是特殊的，这个庞大的集合就叫做“终极平行宇宙”。终极平行宇宙与前面的八种平行宇宙最大的差别是，它没有独立的基本原理，但它解决了一个科学哲学难题，那就是为什么我们的宇宙会依附于一套特定的数学法则，而不是别的数学法则呢？我们首先需要知道，物理现象的背后是数学，从广义相对论到量子力学，物理学家发现很多数学方程似乎就是为着某个物理领域量身打造的。比如狄拉克在研究量子力学方程时发现，数学计算会得出一个多余的解，正是从这个多余的解中，人类发现了有史以来的第一种反物质。回到刚才的问题，为什么偏偏就这么巧，我们刚好有一套特定的、能描述宇宙的数学法则呢？答案很简单，所有可能的数学法则都存在，有无数个宇宙存在无数种数学法则，而我们恰好生活在一个允许人类出现的数学法则控制之下的宇宙中，这就是终极平行宇宙存在的意义。在这个宇宙中，所有的数学理论都能描述真实存在的宇宙，这就又引申出了一个更加终极的问题。在过去几百年的时间里，数学家和哲学家都想知道，究竟是我们发明了数学来描述宇宙，还是数学公式本来就存在，值得我们去发现呢？这个问题，我们可能永远都无法给出准确的答案。
好，以上就是《隐藏的现实》这本书的主要内容。跟随作者进行完一番思想实验之后，你可能会问，哪一种平行宇宙才是真实存在的呢？其实作者也不确定，他想要向大家阐明的是理论思辨的链条，指引着物理学家从各种各样的角度设想我们的宇宙成为万千宇宙一员的可能。希望读者在合上这本书时，对可能性的认识变得更加丰富多彩、栩栩如生。在这冷峻幽暗的宇宙中，我们站在渺小的地球上，以极其有限的目光，却产生了如此深刻的认识，恰恰是这样的认识，折射出宇宙的壮丽，也恰恰是这样的认识，表明我们曾经来过这个宇宙。
好，《隐藏的现实》这本书就为您解读到这里，听书笔记在音频下方，我们下期再见。
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