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人择原理(4)

已有 3676 次阅读 2007-8-3 13:19 |个人分类:宇宙学


前面说过,如果我们希望用人择原理来解释一些物理学常数,我们就需要假定许多宇宙的存在,这些宇宙可以与我们的宇宙是连通的,也可以是不连通的。

如果多宇宙这个假定真的是正确的-当然我们永远不会有直接的证据-我们很快就遇到了翻译问题。Universe这个词在英文中的含义有独一无二和万物的意思(字典中的解释:The totality of all existing things),而multiverse,我翻译成多宇宙,本身就有点自相矛盾。不过本网的字典里还真有解释,第一个创造这个词的人是Andy Nimmo,1960年他在介绍量子力学的多世界解释时引进了这个词。量子力学中理解这个词本身倒和universe没有矛盾,因为multiverse不过是量子世界中不断分叉的世界的总和。在宇宙学中,multiverse是真实存在的经典世界,而eternal inflation理论中的multiverse我们原则上观测不到。也许multiverse的存在对我们的宇宙有间接的效应,不过人们还不知道有什么样的间接效应。再说中文的宇宙这个词,是时空的意思,宇是所有的空间,宙是所有的时间,这样多宇宙这个新词同样有内在矛盾。

多宇宙从来是科幻作品中经常出现的话题,虫洞也是。现在看来,假如多宇宙真的存在的话,未来人们唯一可能证实其他宇宙存在的途径是利用虫洞从我们的宇宙钻出去再钻到另一个宇宙中去。可惜到现在为止人们即使在理论上也没有证明虫洞是可以实现的,因为制造虫洞需要负能量。Susskind这个多宇宙的宣传家今年写过一篇文章,指出虫洞与量子力学的测不准原理矛盾,紧接着他写了另一篇文章,指出他上一篇文章是错的。可见Susskind是一个严肃的物理学家,即使虫洞也许是唯一证实多宇宙的途径,他一旦认为有问题,就会想办法来证明的确有问题。

Eternal inflation只是产生多宇宙的一个机制,本身并不是一个理论。如果我们希望不同的宇宙中物理学常数不同,我们就得给出不同的理由。很久以前,Coleman用虫洞来连通许多不同的宇宙,使得每个宇宙的出现像量子场论中的粒子一样,这样就有了所谓三次量子化的概念。Coleman的虫洞不一定是经典的虫洞,所以可以实现。作为三次量子化一个重要结果,物理学常数是可变的,不同宇宙中的物理学常数可以完全不同,这包括了宇宙学常数。不过,他没有提到人择原理,因为三次量子化的另一个重要结果是,宇宙学常数的最可几值是零。我们知道,这个理论“预言”是错误的。Coleman的理论肯定哪里出了问题,只是我们不知道在哪里。很有可能,在没有一个量子引力的前提下,用半经典的方法完全不可靠(Hawking同样用半经典的办法得到错误的结果,经管他的错误可能与Coleman的错误不同)。最近的string landscape同样是用半经典的办法获得的,如果landscape完全错了,我一点也不会感到惊讶。在量子引力这个领域,任何一个半经典计算如果成功的话反倒会让我惊讶。

八十年代末期,量子宇宙学和三次量子化很热闹了一阵,其实参与的人数比今天参与landscape合唱的人数要多。Coleman参与了,Susskind也参与了,甚至Polchinski也参与了,结果以失败告终。当然,理论上从来不知道有没有失败,实验上观测到暗能量的存在告诉我们不要过于相信理论家。Coleman本人很清楚他们的尝试的危险性:

The Euclidean formulation of gravity is not a subject with firm foundations and clear rules of procedure, indeed it is more like a trackless swamp, I think I have threaded my way through it safely, but it is always possible that unknown to myself I am up to my neck in quicksand and sinking fast.

如果将上面的the Euclidean formulation of gravity换成the string landscape,我个人觉得上面这段话没有什么大错。也许这是为什么最近Vafa在一篇文章 中讨论了swampland的原因。


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