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科學家認為有多重宇宙存在(圖)
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作者:
qqonqq
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2013-11-24 11:38 AM
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科學家認為有多重宇宙存在(圖)
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當前的
宇宙
理論建立在蘇聯宇宙學家亞歷山大·
弗里德曼
提出的
膨脹
宇宙模型之上，在1922年，弗里德曼發現了
愛因斯坦
場方程中的一個重要解使得膨脹宇宙模型逐漸明朗，此後哈勃發現了宇宙膨脹的現象，在宇宙微波背景輻射發現之後，科學界對建立在弗里德曼宇宙模型基礎上的宇宙時空有了不同深度的認識。宇宙學建立在兩大假設上：第一，假設宇宙介質的分佈是均勻的、各向同性的；第二，宇宙動力學行為服從廣義相對論。
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宇宙學模型的提出需要觀測來證實，當弗里德曼提出宇宙膨脹模型時幾乎得不到科學界認可，甚至在哈勃發現紅移宇宙膨脹現像後也被認為是“偽科學”，這是因為宇宙學需要觀測來證實結論。1965年，美國貝爾實驗室的工程師彭齊亞斯和威爾遜發現了宇宙微波背景輻射，這是一個各向同性的信號，與太陽系行星系統公轉和自轉完全沒有關係，有力支持了弗里德曼的膨脹宇宙模型，是大爆炸理論的證據。到了1989年，宇宙微波背景輻射衛星（COBE）觀測證實微波背景輻射譜符合2.726±0.010K黑體輻射曲線，極大支持了宇宙在大尺度方向上的各向同性特點。
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在弗里德曼提出宇宙膨脹模型之前，宇宙有限論獲得了兩大佯謬的支持：第一，德國天文學家奧伯斯在1823年提出“夜黑佯謬”，他質疑為什麼我們會看見黑夜，如果宇宙無限大的話，那麼各個方向上恆星亮度的累計可以照亮整個夜空，地球將不會出現黑夜，因此宇宙是有限的；第二，西利格佯謬認為如果宇宙是無限大，那麼宇宙中的物質分佈應該是均勻的，這樣各個方向上可以產生相同的作用力，我們就無法稱量一個物體的重量，因此宇宙是有限的。
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除了有限宇宙論外，愛因斯坦也提出了自己的宇宙觀，他在1916年發表的廣義相對論中認為一個物體的質量可以導致其周圍的時空發生彎曲，看起來像是一個物體通過萬有引力施加的影響實際上是空間彎曲引起的運動，而時空彎曲的事實可以得出我們的宇宙是有限無邊的，屬於靜態宇宙範疇，愛因斯坦將這樣的宇宙描述為在三維球體上的二維空間。
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通過一個世紀的發展，宇宙學的初級架構已經建立起來，作為現代宇宙學基本出發點的弗里德曼宇宙膨脹模型認為在宇宙膨脹前，必然有一個時刻的宇宙半徑是0，這樣可初步得出宇宙年齡在200億年左右，現代宇宙學的發現表面，宇宙年齡為137.7億年。宇宙學發展過程中出現一次較大的突破，科學家將其稱為“
平行宇宙
”論，雖然該理論尚未被證實，但該理論擁有極強的生命力，使得宇宙學研究讓人耳目一新，在弦論、M理論發展之後，多重宇宙論也逐漸被人們接受，目前的問題並非在於是否存在多重宇宙，而是它們會以何種形式出現。
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2003年，美國賓夕法尼亞大學物理與天文學教授Max Tegmark在《科學美國人》期刊上發表了《平行宇宙》一文，是目前平行宇宙論較為完整的論述文章，他將平行宇宙分為四類，或者四個層次，論證了宇宙是“平行”的結論，這是宇宙學研究從單一宇宙論發展到平行的多宇宙論，根據Max Tegmark的描述，平行宇宙分為四類：
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第一類平行宇宙為最簡單的平行宇宙，處於我們可觀測宇宙之外，其物理常數與我們的宇宙相同，但是物質的初始條件不同，這意味著我們的宇宙之外還有很多平行宇宙時空。普朗克望遠鏡最新的觀測數據表明，我們的宇宙可能是10億個宇宙中的一個，這個發現也是第一次有證據顯示平行宇宙的存在。而可觀測的宇宙半徑為420億至460億光年左右，這是大爆炸以來光前進的最遠距離，由於宇宙膨脹的拉伸，這個距離大約137億光年；
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第二類宇宙與第一類宇宙有著較大的不同，時空維度、基本粒子以及很多物理常數都是不同的；第三類宇宙為美國量子物理學家休·艾弗雷特提出的多世界宇宙，屬於量子多重世界範疇，在量子力學框架下，每一個宇宙都對應著不同的狀態，量子宇宙會隨機“分裂”成更多狀態的宇宙；第四類宇宙的物理定律不同於我們的宇宙，而且物理性質和量子態都不同，幾乎不可能用真實可見的圖像來解釋這個宇宙，Max Tegmark認為一種數學結構可對應一個平行宇宙，它們不屬於時間和空間的範疇。
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顯然四種平行宇宙的層次劃分是從復雜到簡單，第一類宇宙規定了許多物理常數和初始條件，到了第四層平行宇宙時幾乎難以想像，無法用三維空間的圖像加以描述，平行宇宙模型已經暗示了不同類型宇宙之間出現變換的可能性。
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