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作者 ijsfkira (ijsfkira)
標題 Re: [新聞] 「多重宇宙」理論新發現 不同空間裡或許
時間 Wed Jul 30 05:02:58 2014

又想來科普一下
因為不管是台灣或國外 只要是關於"多重宇宙"的新聞 總是會得到很多關注
並且內容經常是過度宣稱的


我不做高能 也不做宇宙學 頂多只懂到一些非常基本的弦論
我以下提及的大概有一半都是看外國物理學家的部落格而得來的
(與其浪費人生看一堆"科普"新聞 並且不想花一堆時間看教科書

我是很建議英文夠好的板友 直接看這類部落格 國外很多教授或研究人員熱衷於部落格寫作)

歡迎真正在做這方面的人稍微指正
(反正這個版連剛剛那種文都還有一堆人推 我想我這篇應該相比之下好一些吧...)


甚麼是多重宇宙? 其實就如字面上一樣
沒這麼複雜 就除了我們生活的宇宙 還有其他宇宙
這些宇宙的物理可能跟我們的宇宙不同
本來這個想法終究只存在於哲學上 恐怕很多人很早的時候都會自己想過類似的想法
問題不在於這個想法
我想要要解釋的 是為什麼這個想法會進入物理界 並受到某一些社群受到歡迎



大家都知道找到了希格斯粒子 並且也知道了其質量
但是 希格斯粒子的質量有個很奇怪 其他已知粒子所沒有的問題:
大家大概多少都聽過就算是真空也不是真正的空 而會因為量子效應 產生能量的擾動
這種擾動的能量要到多高 原則上都是可能的 頂多是機率上有差異

當你放了一顆希格斯粒子到真空 它的質量會受到這些擾動而改變
當然不是只有希格斯粒子有這種現象

事實上是 根據量子場論的方式直接很天真的直接計算
會發現很多粒子的質量都是無限大
當然這不可能 於是物理學家開發出一套方法規避這問題
得出的推想是 由於我們不知道能量更高的時候的物理定律
所以我們的計算在高能的量子效應修正時 可能會出錯
所以必須要設某個"我們的物理定律可能出錯"的能量尺度上限
有很多其他原因幫助我們推論這個尺度可能是甚麼


但希格斯粒子有個獨特的問題
那就是 相比其他粒子 它對更高能量擾動的依賴
對於這種能量尺度上限的依賴 是非常非常的敏銳的(如果你按照標準模型的架構來計算)

這代表甚麼呢?

這代表這讓物理學家感到有點不太"自然" 因為一個物體在低能狀態的質量
會受到高能的物理任一丁點的改變而有嚴重的影響
所以我們幾乎不能解釋為什麼希格斯粒子的質量是這樣的低
因為理論上 它會受到高能量時很嚴重的量子效應修正 而變的非常大 但它卻沒有

如果你為了規避這個問題 為了在標準模型架構下解釋為什麼希格斯粒子質量這麼低
那麼某些物理量 就必須一開始就得取到非常非常的精準
這就似乎意味著:
如果宇宙只有一個 那麼神在選擇這些物理量時 幾乎沒有甚麼其他種選擇

這個問題叫做Hierarchy problem 是物理界至今為止的一個重大"問題"之一
(如果你覺得它是個問題的話)
你也許不覺得這是個問題 但物理學家總是希望任何不太自然的東西背後都有更簡單的道理
於是很多對於beyond standard model物理的猜想 都是由此而來
Hierarchy problem有各種不太一樣的說法 也有除了粒子物理以外的版本
有興趣的人可以自行google




為了解決這個問題 為了讓一切看起來比較自然
有一個很多物理學家相信的模型 叫做超對稱 可以解決這問題
在超對稱理論裡 每個粒子都會有各自對應的超對稱粒子
(費米子對應超對稱的波塞子 波塞子對應超對稱的費米子)
由於這些超對稱粒子的質量很大 我們至今沒有發現

如果你在計算希格斯粒子質量的量子效應修正 加入這些超對稱粒子的效應的話
你會發現 之前對於高能量尺度的敏銳依賴就消失了!
於是 這就是為什麼物理學家會喜歡超對稱的一個原因之一
當然還有很多原因 像超對稱比較漂亮 超對稱可能可以順便解決暗物質問題 諸如此類的

然而 本來不少物理學家預期 LHC一開後的早期階段 就能找到超對稱粒子

現在不僅沒找到 某些最簡單版本的超對稱 甚至幾乎已經死了
但由於超對稱的版本和參數都相當的多 在LHC明年重開以前 都還無法下判定
甚至有一些超對稱理論的熱情擁護者 認為LHC沒有找到超對稱都不代表甚麼問題
只是 如果你希望超對稱能解釋hierachy problem 那麼它發生的能量尺度就不能高過頭



但還有另一種想法能規避這種問題 那就是:其實不只有一種宇宙可以選擇
這樣的話 神在決定那些物理量的時候就不會只能取一種
而為什麼我們會觀測到這些物理常數 只是因為如果不是在這樣的宇宙 就不會有我們存在
這種哲學叫做人擇原則 如果只有一種宇宙存在 人擇原則就機率上而言是沒甚麼說服力的

這種多重宇宙論 本身而言 缺乏甚麼物理上的根據
但九零年代 弦論學家發現在弦論的架構裡 實現多重宇宙是很自然的事
被稱作string landscape 於是至少在弦論裡 這是可能的事

加上最近幾年超對稱一直沒找到
比這更可怕的可能性是
如果我們持續在一段更高能量區間都"甚麼新物理都沒找到"
那麼這簡直就在暗示著 這個宇宙的確真的是不太自然的
無論結果是甚麼 都有待於明年LHC的重新啟動 或未來更高能的加速器來判定


但荒謬的是甚麼呢?
荒謬的是 在這問題上 看起來跟多重宇宙或者弦論不同詮釋立場的超對稱
本來最早就是研究弦論的人提出來的啊!
在早期的弦論中 超越光速的粒子(Tachyon)會對於弦論有麻煩
於是他們猜想出猜對稱 來解決這個麻煩
而加上超對稱的理論 就被稱為超弦理論 這是為什麼最早會有弦論的人擁抱超對稱

然而 最近的確LHC甚麼都沒找到 可是就如同上面所說的
如果持續"甚麼新物理都沒找到"
對某些人而言 這似乎反而是對於弦論(而不一定是超弦)的支持
他們的論證方式大體是如以下的:
因為這代表如果只有一個宇宙 是很不自然的
所以就機率而言 應該要有很多個宇宙 而在弦論裡 多重宇宙是很自然的
所以這支持弦論的正確性
(至於本來的超光速粒子的問題 似乎還是有其他辦法 不過我不是很懂
或者是可以乾脆直接假設超對稱出現在極高的能量尺度
只是如此就無法用來解釋希格斯粒子的質量問題 )


也就是說 如果你是個弦論的熱烈擁抱者
超對稱在LHC找到了 你當然會覺得這是支持弦論的證據－因為超對稱本來就是來自於弦論
如果找不到 那最好甚麼都不要找到 因為這代表這宇宙可能是"不自然"的
那麼這暗示著其他宇宙的存在性 而在弦論裡多重宇宙是可能的
於是你也可以解讀為這是支持弦論的證據
於是看起來 你似乎幾乎怎樣都不會輸!

至於你說有沒有別的方法來解決這種不自然的問題 只是我們還沒想到?
對於擁抱弦論的人而言 這當然是較不討喜的可能性


於是乎 多重宇宙論就受到不少偏好弦論的物理學家的歡迎
於是你總是可以看到一些相關的新聞 宣稱多重宇宙解釋了甚麼甚麼
但不少科學家對於這種論證的態度 依然是持保留的
因為這些方式 常常都只是其中一種解釋法
既不一定具有決定性或唯一性 也經常不具有否證性
就如同這篇新聞一樣 他們在CMB中發現有一些微小的統計偏差
於是解讀為是因為其他宇宙的牽引或碰種
就算其實還有其他種解釋方法 相信的物理學家不會比較少(甚至也許是更多)
獲得的大眾關注卻遠遠不及多重宇宙詮釋法


比這些都還要更可怕的其實是:
就算string landscape真的是正確的 多重宇宙的確是存在的
人類卻"可能"永遠都無法藉由"任何方式"(而非尚未找到)判斷其正確性與否
這種可能性 是存在的

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※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 05:03:52
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※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 05:04:50
推 balahaha:頭推 你早上發 肥宅都在睡覺1F 07/30 05:05
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 05:05:48
推 a1122334424:reading steiner2F 07/30 05:05
推 hushiang:先出聖杯  再來髒杯  大面具3F 07/30 05:07
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 05:09:54
推 wonder007:嗯嗯 說的還不錯 跟我想得差不多4F 07/30 05:10
推 jackace:好文5F 07/30 05:12
推 kauti:一大早就那麼複雜 只能推了6F 07/30 05:13
推 divingwolf:還有瘦宅醒著7F 07/30 05:14
推 freco:智能設計者又要出現惹8F 07/30 05:14
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 05:18:11
推 uhmeiouramu:沒錯 這篇跟我想的有7成像了 可圈可點9F 07/30 05:18
推 john112136:10F 07/30 05:18
推 comedymania:推一個11F 07/30 05:20
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 05:21:53
推 RCSTD03:快推，免得人家以為我們看不懂12F 07/30 05:20
推 pitalvlu:這篇可能連外星人都看不懂...13F 07/30 05:22

其實真的沒必要完全搞懂 大概理解上色那地方的脈絡就好了
我也只是想解釋多重宇宙論是怎麼進入物理界的

推 blaz:其實簡單來說就是，即便你發現真理，但你頭上也不會冒出Lv up14F 07/30 05:23
推 asukarei124:弦論與多重宇宙因為聽起來很酷，使得在科普界壓縮了15F 07/30 05:24
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 05:25:54
→ asukarei124:介紹其他聽起來沒那麼酷的理論與解釋16F 07/30 05:24
推 SE4NLN415:用太多腦力變成禿頭有什麼好處呢 降低自己智商多快樂17F 07/30 05:28
推 billybbb:簡單講就是證據不足以說明多重宇宙的存在？18F 07/30 05:29
推 worldjournal:這下子變成強人擇跟弱人擇理論的戰場了嗎 XD19F 07/30 05:29
推 iamalam2005:可以推薦幾個原po覺得比較好的部落格嗎？20F 07/30 05:30
→ ryan0222:這時候喝牛肉湯，吃肉臊飯不好嗎？21F 07/30 05:30
推 Jasy:某方面和宗教哲學很像  或許我們永遠無法解釋上帝是否存在?22F 07/30 05:31
→ ryan0222:身為孔雀魚，太妄想揣摩人類的世界與行為，未必是好事23F 07/30 05:33
推 melody628:先推、以免真的看懂頭會痛。24F 07/30 05:36
→ SE4NLN415:不可知論者就有這種好處 因為人類的限制本來就不可能知25F 07/30 05:37
→ eva19452002:說的很好，跟我想的一樣26F 07/30 05:37
推 stiles:good !27F 07/30 05:40
→ Jasy:「其他的維度可能都太小了綣曲了」  是什麼意思?28F 07/30 05:42
推 newewew:恩恩 跟我想的差不多29F 07/30 05:44
推 asukarei124:多重宇宙有可能是真的，也可能是錯的。就如原po所說，最令人擔憂的是就算多重宇宙是真的，因受限於我們存在的這個世界，可能永遠無法證實對錯30F 07/30 05:47
→ fallen01:答案只有外星人知道  人類還是繼續尻槍吧33F 07/30 05:51
推 luna07007:所以世界世紀上是有神的?
實際
其實多重宇宙佛祖早就已經提出了
佛祖還提出過宇宙其實是全息圖的想法
超強的34F 07/30 05:55
推 zatti:本來就有鬼神阿 人類太自以為是39F 07/30 05:56
推 davidcute90:喝完六千看這個好想睡40F 07/30 05:57
→ zatti:不相信因果的人真是傻蛋 連神探楊日松都說有鬼了
他破案常常是鬼魂幫忙呢
要想用物理學破除宇宙之謎不如信宗教41F 07/30 05:57
推 aggressorX:最後一段好可怕...我一直覺得人類發展下去終有一天
會突破宇宙去了解真理44F 07/30 06:05
→ SE4NLN415:人類最大的無知就是一直想往宇宙外去而不是探索自己內心46F 07/30 06:06
推 butty973:嗯 沒錯 跟我幼稚園時寫的論文差不多47F 07/30 06:06
推 h73o1012:太專業，所以這個研究可以燒更多開水？48F 07/30 06:11
推 chenbo:感謝作者一大早讓我看好文49F 07/30 06:14
→ DiAbLoE:自不自然有沒有神 那也只是人類依照自己模型參數常數所得到的人類感覺而已吧50F 07/30 06:16
推 billybbb:分工合作有的人探索內在有的人探索外在世界52F 07/30 06:17
→ ryan0222:倘若哪天，孔雀魚跳出來，跟你大談人類社會的各種弊象
你想到的第一個念頭，就是直接把這隻魚打死53F 07/30 06:18
推 jackXDD:推文XD55F 07/30 06:24
推 cho860928:推56F 07/30 06:53
噓 maybe2moro:某些推文水準好棒棒57F 07/30 06:57
推 macroala:可以推薦一些blog嗎？58F 07/30 07:01

如果是要繼續搞懂這個問題 或是定時接收高能與弦論的進展
我推薦以下兩個部落格

第一個是Not Even Wrong
http://www.math.columbia.edu/~woit/wordpress/
Not Even Wrong

 
部落格主Peter Woit也是名校的物理PhD畢業 因為一些原因學術路不太順遂
他寫過一本反弦論很有名的書 就教Not Even Wrong
當然他本人其實也不能說是真正的反弦論
而是很討厭某些弦論學家的過度宣稱
不過很自然的 他的文章就會專門在攻擊這些過度論證上

另一個是Rutgers大學的教授Matt Strassler的部落格
http://profmattstrassler.com/
Of Particular Significance | Conversations About Science with Theoretical Physicist Matt Strassler
[圖]
Conversations About Science with Theoretical Physicist Matt Strassler (by Matt Strassler) ...

 
他是正統的高能物理理論家 所以對於超對稱或弦論
比起Peter Woit是更為開放些的
您可以在他的部落格上 看到關於更多關於我這篇文章更詳盡的科普介紹

推 Mahoutsukai:推專業 長知識了 的確目前很多解釋法都不具有決定性或59F 07/30 07:10
推 jasonchangki:就像自己無法證明自己是對的對吧60F 07/30 07:11
→ Mahoutsukai:或唯一性 也經常不具有否證性 所以真的只能當作猜測61F 07/30 07:11
推 mouxey:推一個長知識想辦法吸收中62F 07/30 07:12
推 JuliAn7:感謝你的分享 :)63F 07/30 07:14
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 07:39:01
推 fengchierh: 推64F 07/30 07:34
推 ru899:這篇好精彩!已經儘量深入淺出了 但真的還是需要對科普有點基礎和興趣 (我看懂80% 開心)65F 07/30 07:34
推 chuiszt:就算關在胡桃殼裡 我也會當自己是坐擁無限空間的君王67F 07/30 07:41
推 Hybridchaos:推68F 07/30 07:44
推 chihchuan:看不懂但推69F 07/30 07:59
推 jacklin2002:覺得很像在看哲學70F 07/30 08:02
推 berton1679:刮刮刮 是你?!71F 07/30 08:04
推 bye2007:大推72F 07/30 08:06
推 kerbi:看不懂..請問要怎麼入門 Q_Q 物理程度停留在高中73F 07/30 08:15
推 evavic0239:先推了74F 07/30 08:30
推 zoie98:看不懂otz75F 07/30 08:34
→ kinght0250:科普是什麼？76F 07/30 08:36
推 fransice7:看無= =......77F 07/30 08:42
推 krishuang:先推再說，不然人家會說我看不懂78F 07/30 08:51
推 j152535:推79F 07/30 09:01
→ caramel623:快推，免得等等被發現我看不懂80F 07/30 09:06
推 NitroG:跟前面那偏差兩推啦~81F 07/30 09:09
推 jetalpha:推82F 07/30 09:10
推 kaworu0612:有趣 我喜歡這篇文章83F 07/30 09:19
推 owenkuo:相信有找到解答的一天，但在那天之前要把所有反核團體給消84F 07/30 09:28
→ FantasyPiano:文字感覺很生硬、有很多地方看不懂85F 07/30 09:29
→ owenkuo:滅。阻撓人類使用更強大能量的反核團體，八成是其他平行世86F 07/30 09:29
推 choekyi123:有點懂又不太懂 先推再說87F 07/30 09:29
→ owenkuo:界跑過來要影響我們這個宇宙科技進程的內鬼88F 07/30 09:29
推 buhai:樓上還沒醒89F 07/30 10:06
推 Chdolodocha: 精彩90F 07/30 10:25
推 skyman1999:玄91F 07/30 10:45
→ lampmouse:原po強者不用裝弱92F 07/30 10:49
推 johnruby:93F 07/30 10:59
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 11:51:57
推 ryankkk:這篇文章好優94F 07/30 11:51
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 11:53:31
推 yabia1357:喔喔~ 原來如此~  *@_@*95F 07/30 11:57
※ 編輯: ijsfkira (50.175.210.164), 07/30/2014 12:02:08
推 rumicco:我承認我看不懂96F 07/30 12:19
推 iamstrapless:專業有推 推廣科普也推97F 07/30 12:22
推 dunhilln:李連杰有部電影 救世主 有類似多重宇宙的概念98F 07/30 12:26

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