多元宇宙理論不利於科學

物理學家和科學記者的新書對多元宇宙進行了積極但最終缺乏說服力的辯護

這裡一個宇宙,那裡一個宇宙...

伊戈爾·索卡爾斯基 Getty Images

加入我們的科學愛好者社群!

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


1990年,我為《大眾科學》寫了一篇輕鬆的文章,討論我們的宇宙是否可能只是“無限”宇宙中的一個,正如幾個物理學理論所暗示的那樣。我將我的文章命名為“這裡一個宇宙,那裡一個宇宙...”,並保持輕鬆的語氣,因為我不希望讀者過於認真地對待這些宇宙猜想。畢竟,沒有辦法證明或反駁其他宇宙的存在。*

今天,物理學家仍然缺乏其他宇宙的證據,甚至缺乏獲得證據的好主意。儘管如此,許多人仍然堅持認為我們的宇宙真的只是浩瀚“多元宇宙”中的一粒塵埃。肖恩·卡羅爾是一位特別雄辯和充滿熱情的多元宇宙理論家。他對多元宇宙的信念源於他對量子力學的信念,他認為量子力學是我們對現實的最佳解釋。

在他的書《深藏不露》中,卡羅爾斷言量子力學不僅描述了非常小的東西,而且描述了包括我們在內的一切。“就我們目前所知,”他寫道,“量子力學不僅僅是對真理的近似;它就是真理。”卡羅爾認為,無論它看起來多麼荒謬,多元宇宙都是量子力學不可避免的後果。


關於支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們今天世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。


為了證明他的觀點,他帶我們深入超現實的量子世界。我們的世界!基本的量子方程,稱為波函式,顯示一個粒子——比如一個電子——佔據許多可能的位置,每個位置都分配了不同的機率。將儀器對準電子以確定它的位置,您會發現它只在一個位置。您可能會合理地假設,波函式只是電子行為的統計近似,由於電子很小而我們的儀器很粗糙,因此無法更精確。但根據卡羅爾的說法,您是錯誤的。電子以一種機率模糊的形式存在,直到您觀察到它,那時它會“坍縮”,用物理學行話來說,坍縮到一個單一位置。

物理學家和哲學家已經為這個“測量問題”爭論了近一個世紀。已經提出了各種其他解釋,但大多數要麼是站不住腳的,將人類意識作為現實的必要組成部分,要麼是笨拙的,需要對波函式進行臨時調整。卡羅爾認為,唯一有意義的解決方案——因為它以最純粹的形式保留了量子力學——是普林斯頓大學研究生休·埃弗裡特三世於1957年提出的。他推測,電子實際上佔據了波函式允許的所有位置,但在不同的宇宙中。

這個被稱為多世界理論的假設在過去幾十年中得到了改進。它不再需要測量行為或意識(對不起,新時代人士)。據推測,當一個量子粒子與另一個量子粒子碰撞時,宇宙就會分裂或分支,從而使它們的波函式坍縮。這個過程被稱為“退相干”,它一直都在發生,無處不在。它現在正在你身上發生。現在也是。現在也是。是的,此時此刻,有無數個你的分身在那裡,可能比你玩得更開心。當被問及為什麼我們感覺不到自己分裂時,埃弗裡特回答說:“你感覺到地球的運動嗎?”

卡羅爾在某種程度上解決了證據問題。他說,哲學家卡爾·波普爾普及了科學理論應該足夠精確以至於可檢驗或可證偽的觀點,“對”埃弗裡特的假設“有很多好評”,稱其為“對量子力學的完全客觀的討論”。(我必須補充一點,波普爾對自然選擇持懷疑態度,因此他的品味並非無可挑剔。)

卡羅爾進一步提出,由於量子力學是可證偽的,多世界假說是“有史以來最可證偽的理論”——即使我們永遠無法直接觀察到任何這些世界。“多”這個詞,順便說一句,是一種嚴重的輕描淡寫。卡羅爾估計,自大爆炸以來創造的宇宙數量是2的10的112次方。就像我說的那樣,一個無限大。

而這僅僅是多世界多元宇宙。物理學家提出了更奇怪的多元宇宙,科學作家湯姆·西格弗裡德在他的著作《天堂的數量》中描述了這些多元宇宙。弦理論認為,自然界的所有力都源於在九個或更多維度中蠕動的弦狀物,這意味著我們的宇宙只是一個龐大的宇宙“景觀”中的一個小山丘,其中一些宇宙的定律和維度與我們的宇宙截然不同。混沌膨脹,是大爆炸理論的超級強化版本,表明我們的宇宙是無限、泡沫狀海洋中的一個微小氣泡。

除了描述這些和其他多元宇宙之外,西格弗裡德還提供了其他世界思想的歷史,可以追溯到古希臘人。(有什麼是他們沒有首先想到的嗎?)西格弗裡德承認“沒有人能肯定”其他宇宙是否存在,但他對它們的存在表示中立。但他接著構建了一個幾乎可笑的黨派多元宇宙辯護,宣稱“多元宇宙的存在比不存在更有意義。”

西格弗裡德將歷史上對其他世界概念的抵制歸咎於亞里士多德,亞里士多德“像伏爾甘一樣自信地論證”地球是唯一的世界。西格弗裡德似乎暗示,因為亞里士多德在這件事上是錯誤的,所以現代多元宇宙懷疑論者也可能是錯誤的。畢竟,自亞里士多德時代以來,已知的宇宙已經大大擴充套件。我們直到一個世紀前才瞭解到銀河系只是眾多星系之一。

西格弗裡德認為,合乎邏輯的下一步是讓我們發現我們整個宇宙是眾多宇宙之一。西格弗裡德反駁了那些稱多元宇宙理論“不科學”的懷疑論者,因為它們是不可檢驗的,他反駁說懷疑論者是不科學的,因為他們“預先假定了一種科學定義,這種定義一開始就排除了多元宇宙”。他稱懷疑論者為“否認者”——這個詞通常與對疫苗、氣候變化和大屠殺等真實事物的懷疑聯絡在一起。

我不是多元宇宙否認者,就像我不是上帝否認者一樣。科學無法解決上帝或多元宇宙的存在問題,因此不可知論是唯一明智的立場。我看到了多元宇宙理論的一些價值。特別是當像肖恩·卡羅爾這樣有天賦的作家提出時,它們會激發我們的想象力,並給我們無限的暗示。它們讓我們感覺自己真的很渺小——這是一種好的方式。

但我現在對多元宇宙理論的興趣不如以前了,原因有二。首先,科學正處於低谷,原因既有內部原因也有外部原因。當傑出的思想家宣揚永遠無法檢驗的想法時,科學就會受到損害,因此,對不起,這是不科學的。此外,在我們這個世界,真實的世界,面臨嚴峻問題的時候,沉迷於多元宇宙在我看來是一種逃避現實——類似於億萬富翁幻想殖民火星。科學家們不應該用他們的時間做一些更有成效的事情嗎?

也許在另一個宇宙中,卡羅爾和西格弗裡德已經說服我認真對待多元宇宙,但我對此表示懷疑。

*這是上個月在《華爾街日報》上發表的評論的略微修改版。

延伸閱讀:

傑弗裡·愛潑斯坦與科學的頹廢

弦理論沒有贏得諾貝爾獎,我贏得了賭注

對多元宇宙的投機是否像對次級抵押貸款的投機一樣不道德?

元帖子:關於物理學的帖子

2008年,我在Bloggingheads.tv上與肖恩·卡羅爾進行了交談。

另請參閱我的免費線上書籍身心問題:科學、主觀性與我們真正的身份

© .