简介:我们一直都在探索宇宙,我们发现了黑洞、白洞、暗物质以及平行宇宙。

最近科学家又有新发现:科学家或发现平行宇宙的证据。
科学家可能发现了宇宙大爆炸遗留的神秘亮点,在宇宙微波背景辐射中,一些奇怪的亮点被认为是平行宇宙的证据之一,这或者是它们之间碰撞的痕迹。
科学家或发现平行宇宙的证据 这些信号来自微波背景辐射的数据,大约在大爆炸发生后的10万年,
我们一直都在探索宇宙,我们发现了黑洞、白洞、暗物质以及平行宇宙。
最近科学家又有新发现:科学家或发现平行宇宙的证据。
科学家可能发现了宇宙大爆炸遗留的神秘亮点,在宇宙微波背景辐射中,一些奇怪的亮点被认为是平行宇宙的证据之一,这或者是它们之间碰撞的痕迹。
科学家或发现平行宇宙的证据 这些信号来自微波背景辐射的数据,大约在大爆炸发生后的10万年,科学家建议其他宇宙的物理学可能与我们不太一样。
科学家认为我们所发现的新结构来自完全不同的宇宙,如果这一发现成立,那么宇宙就有许多版本存在。
加州理工学院的Ranga-Ram博士认为在宇宙大爆炸后遗留的信息可以揭示我们的宇宙是否是唯一的,欧洲空间局发射的普朗克望远镜已经绘制出宇宙微波背景辐射图,在图中科学家发现了许多斑点,形成于大爆炸之后的数十万年。
遗留下来的宇宙微波背景辐射是大爆炸的证据 科学家认为这就像两个气泡发生了碰撞,在对方的外表面上留下了一个印记。
遗留下来的宇宙微波背景辐射是大爆炸的证据,当第一个原子开始形成时,大爆炸的辉光就留存在背景辐射中。
在我们能看到的宇宙之外,可能还有无数个 “别的宇宙”,它们要么离得极远、要么维度不同、要么物理常数都不一样。
这些宇宙里,可能有 “另一个你”,做出过不同选择,过着不一样的人生。

量子力学:多世界诠释(最有名)
1957 年,休・埃弗雷特提出:量子每次 “二选一”,宇宙就会分裂成两条平行现实。
比如薛定谔的猫:不是 “又死又活”,而是一个宇宙猫死了,另一个宇宙猫活着,两个世界都真实,只是互相看不见。
好处:数学最简单,不用额外加 “波函数坍缩” 规则,很多物理学家(如肖恩・卡罗尔)认为这是对量子力学最优雅的解释。
大爆炸之后,宇宙极快膨胀(暴胀)。
安德烈・林德等人发现:暴胀不会同时停,有的区域停下成 “泡泡宇宙”,外面还在无限膨胀。
我们的宇宙只是其中一个泡泡;
别的泡泡可能光速、引力强度、甚至物理定律都不同。
这个模型能自然解释宇宙为什么这么均匀、这么平,和微波背景辐射数据吻合得很好。
遥远复制区(第一类)
宇宙无限大,物质均匀分布,极远处会有和地球一模一样的复制区,也有另一个你,历史几乎一样,只是某次选择不同。
泡泡宇宙(第二类)
每个泡泡是独立宇宙,物理常数 / 定律可能不同,有的能形成恒星行星,有的不能。
量子多世界(第三类)
每次量子选择,世界分裂,所有可能性都在不同分支里实现,分支之间不互通、不可见。
数学宇宙(第四类,偏哲学)
所有数学上自洽的结构都对应真实宇宙,我们的宇宙只是其中一种数学结构。

宇宙微波背景冷斑:大爆炸余晖里有个异常低温区,有人猜是早期和另一个泡泡宇宙碰撞的痕迹,但没定论。
量子纠缠与干涉:量子计算机的并行计算能力,被戴维・多伊奇等物理学家认为是多世界存在的间接证据—— 计算是在多个平行世界里同时完成的。
暗能量与宇宙常数:我们宇宙的暗能量数值 “刚好适合生命”,用多重宇宙+人择原理能自然解释:无数泡泡里,只有数值刚好的才能演化出我们来观察它。
无法验证 / 证伪:平行宇宙和我们没有光信号联系,原则上很难直接观测;
有人认为这已经接近玄学,不算科学。
奥卡姆剃刀:批评者说,为了解释我们看到的世界,引入无限个不可观测宇宙,太 “奢侈”,不如找更简单的解释。
概率与测量问题:多世界里 “所有结果都发生”,很难定义 “概率”,数学上还有没解决的难题。
科幻感很强,但出身很科学:来自量子力学和宇宙学的核心方程,不是瞎编。
存在可能性不小:多世界诠释和泡泡宇宙,都是很多顶尖物理学家认真支持的主流模型。
但别当事实:至今没有任何一个实验能直接证明平行宇宙存在,它仍是假说。
另一个你?:在多世界和无限宇宙模型里,理论上一定存在;
但你们永远无法见面、无法互相影响。
它说,一个系统的熵只会随时间增加,不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵,说白了就是无序的程度:熵越低,结构越有序;熵越高,越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉,背后都是熵在增加。
人们相信,宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态,一路演化到高熵。
可就在这个过程中,宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低,却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾,正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织,是比安科尼理论的视觉主题(图片来源:Physics World) 在爱因斯坦的广义相对论里,有个叫"度规"的数学对象,描述时空是怎么弯曲的;物质沿着这条弯曲走,就表现成了引力。
而在量子力学里,"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步,就是把这个"度规"当成量子算符来用,用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来,会冒出两个"度规":一个是"真实"的时空度规,一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少",用量子信息论里的一个量来度量,叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵,决定了时空怎么演化——换句话说,它给出的运动方程,就是引力。
在低曲率极限下,这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限,方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项,而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西;在标准广义相对论里,它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项,就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克(FRW)宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似,假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质,或辐射。
宇宙膨胀时,体积变大,总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快,单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨,局部熵密度却在降,这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律?比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵:要把熵密度在整个时空区域上积分,而因为体积随时间变大,总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙,总熵依然随时间增加,第二定律照样成立,尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调,GfE 理论还很年轻,需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质,为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述,也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力,也许并不是什么神秘的基本力,而只是信息与熵的必然结果。
若真如此,宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命,答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源:S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究:G. Bianconi, Physical Review D.
每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀,并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图;右图外圈显示宇宙微波背景辐射,扇区分别展示视线速度(红/蓝)、物质密度(灰)和引力势(绿/蓝)。
图片来源: 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为,极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度,留下微小的密度差异;随后,引力把这些差异不断放大,最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而,暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布,有望找到更多线索,探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见,却凭借引力主导星系形成,并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中,暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”,团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测,早期宇宙的密度涨落服从高斯分布,也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差,即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差,就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程,从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而,这类信号极其微弱,还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积,统计不确定性难以完全消除。
因此,探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成,目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目,包括美国能源部支持的暗能量光谱仪(DESI)和NASA的SPHEREx任务,两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证,将共同描绘出更为精细的宇宙图景,推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源:科技日报