后设小说与平行宇宙

一直对某一类小说和电影的结构有着特别的兴趣。故事中有故事,梦境中有梦境。当时间、梦境和记忆交织嵌套在一起,究竟什么才是真相?绚烂旖旎的故事竟然是场梦吗?平淡熟悉的生活又隐藏了怎样可怕的真相?《十三度凶间》的世界外还有世界吗?《苏菲的世界》,我们自己是否也是书中的人物呢?《黑客帝国》里Matrix之外的Zion又是另一个虚拟现实吗?其实,这类所谓的后设小说(又称元小说,metafiction)与后设电影之所以打动人,就在于它们以某种程度上的自指,成功将读者和观众自身编织进一个更高层次的叙事结构里。毕竟,我们自己也可能只是更宏大故事里的一角。又或者,一切的一切也不过是一场梦而已。

当我们合上书本走出影院的时候,请不要忘了,现实世界远比小说和电影来得复杂神奇。在我看来,平行宇宙正是一种与之类似的“后设”理论。它不得不让我们怀疑、思索自身存在的位置与真实性。只不过这一次,我们不是观众,而是故事中的一员。

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  • 平行宇宙

平行宇宙(multiverse),或称多重世界(many-worlds)理论,它不仅是科幻小说家的最爱,也是物理学家和宇宙学家思考和研究的主题。早在1957年,美国物理学家Hugh Everett就提出了对量子理论的多重世界解释(many-worlds interpretation, MWI),却未被主流物理学界所重视。50多年来,伴随着超弦理论(目前最有可能统一相对论和量子理论的终极理论)的发展,多重世界理论重新被认识和发展。理论物理学家加来道雄(Michio Kaku)甚至这样说道,平行宇宙已不是存在与否的问题,而是存在多少个层次的问题。

宇宙学家Max Tegmark在2003年的科学美国人杂志中,将现有的平行宇宙理论分为四类:

  1. 存在于我们可观测宇宙边界(Hubble volume)之外的平行宇宙。这些宇宙中的物理常数和我们所处的宇宙相同,只是粒子的排列与我们不同。然而由于这类平行宇宙无限的数量,概率决定了,最终会有和我们相同的宇宙存在。(Tegmark推测这样的宇宙离我们约有10^10^115米)
  2. 气泡中平行宇宙。一个泡泡中可能包含了第一类平行宇宙,而在一个泡泡之外,有无数多个(可能多达10^10^10^7的量级)与之相并列、相独立的泡泡。这些泡泡可能有着互不相同的时空维度和物理常量。
  3. 基于量子理论的平行宇宙。这一类平行宇宙基于Everett对量子理论的多重世界解释(MWI)。宇宙状态最终取决于其全部粒子的位置和速度。根据量子理论,粒子的状态取决于波函数。传统的哥本哈根学派认为,粒子的波函数在观测时发生了“坍塌”,从量子叠加状态“坍塌”成现实中的确定状态。而多重世界解释则认为,量子的叠加状态最终导致了宇宙发生了分叉,从而分裂成两个叠加态的伴生宇宙。而我们所身处的只是宇宙分叉中的一支。无穷多的事件不断在宇宙中发生——甚至一个人的一个决定(组成神经元细胞亚原子粒子的量子行为)——最终造就了无穷多个不断分叉的平行宇宙。
  4. 最后一类平行宇宙由Tegmark本人提出。前三类平行宇宙仅是初始条件或物理常数不同,而物理法则也可能不同的平行宇宙,被Tegmark归为了第四类。

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  • Zooming Out

想象一下宇宙的浩瀚与无限吧!众所周知,我们生活在太阳系第三颗的蓝色行星上。出于种种原因,环球旅行仍是生活在其上的极少数人们的奢侈梦想。然而即便是这个人们略微有所了解的太阳系,其大小和尺度仍远远超出了普通人的直观体验。

太阳系最远的行星海王星,自从1846年被发现至今,还没有绕太阳运行一整圈,过完一个海王星年。1977年发射的“旅行者号1号”和“旅行者2号”,每天飞驰160万千米。若是以太阳风层顶作为太阳系的边界,两艘飞船直到今年——2010年——才能飞离太阳系。然而若是以太阳引力的边界——奥尔特云——作为太阳系的边界,那么它们还需要20,000年才能真正告别太阳系,驶向无限的星空深处。

整个太阳系,不过是位于银河系第三旋臂外边缘的毫不起眼的恒星系。像太阳这样的恒星,整个银河系拥有数千亿之多。太阳系的大小只在整个银河系中占了约0.0032%。我们可见的宇宙,约有1700亿个星系。银河系在其中也并不特殊。就直径而言,离我们最近的仙女座星系就比它要至少大2倍以上(100,000光年 Vs. 220,000光年)。

然而宇宙中的星系相对于巨大的星际空间来说,又是极其渺小的。宇宙中大部分的星系直径约为一千至一万秒差距(1秒差距约为3.26光年),而星系间的距离则以百万秒差距的单位来计算。如此一来,我们几乎可以认为整个宇宙几乎是空的。

好了,打住。请停下来认真地想一想。我们的镜头一路不停的拉远,无限广阔的星际空间,数千亿计的星系,千亿之千亿计的恒星,恒星系统里众多的行星、卫星和小行星,行星上可能蕴含的历史、生命、知识和记忆——包含所有这一切的我们的宇宙,也仅仅是无穷多个平行宇宙中的一个而已。由于四类平行宇宙的层次并不相同,那么在每一个层次上都可能有着无穷多个独立于我们宇宙之外的平行宇宙。人们总说,200万年的生物演化史,数千年的人类文明史,和宇宙的尺度及历史相比,不过是沧海一粟。然而这个蕴含了全部时间和空间的宇宙,相对于更高一级的平行宇宙结构来说,又何尝不是渺小得微不足道呢?

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  • 一沙一世界

不过且慢,这些甚至都还远不是尽头。

人体约有50至75万亿个细胞,其中约1/4为血红细胞。每一个血红细胞又包含了约2亿7千万的血红蛋白。血红蛋白又是由3032个碳原子4816个氢原子812个氧原子780个氮原子8个硫原子和4个铁原子组成的。其中碳原子核由6个质子6个中子组成,而质子和中子又分别由夸克这样的基本粒子所组成(分别为2个上夸克1个下夸克,和1个上夸克2个下夸克)。

基本粒子是物质的基本组成部分。黑洞——相对而言却是另一个极端,它们是天体中的巨无霸,是大质量恒星(10至50倍于我们的太阳)死亡后坍缩的产物。然而物理学家如今却猜测:黑洞,可能本来就是巨大的基本粒子。在超弦理论中,时空共有11个维度(10个空间维,1个时间维)。除去我们可见的4个维度,其余的维度以卡拉比-丘成桐空间的形态卷缩在普朗克尺度(10^-35m)内。今天的超弦理论甚至建立起了黑洞与基本粒子两者间明确的定量关系:当卡-丘空间经过空间破裂锥形变换,大质量的黑洞就会越来越轻,最后转化为一个没有质量的基本粒子(光子)。换句话说,黑洞或是基本粒子,仅仅是以不同的形态表现出的某些相同的物理结构而已。

如果宇宙在高维空间里是闭合的(这也符合第二类平行宇宙的理论),光也不能从中逃离出去,那么,宇宙可能也只是一个黑洞而已。而这个黑洞又是否只是一个更高层次世界中的基本粒子呢?

依照超弦理论,弦的能量分为振动能与缠绕能两个部分,具体的分配关系和空间维度的半径R有关。弦的质量和力荷决定了基本的物理现象,而与这个总能量(质量=质能)在振动能和缠绕能之间的分配关系无关。这就意味着,在物理上,我们不能区分一个尺度是R的维度和一个尺度是1/R的维度。也就是说,在我们看来尺度如此广阔的宇宙,从物理定律上是无法和一个极小的微观世界区分开的。

超弦理论更进一步指出,尺度的测量取决于我们用哪一种弦(轻弦还是重弦)作为探针。在我们通常所说的这个世界里,轻弦是普遍的,因此看到的宇宙的尺度是巨大的。而当宇宙处于大爆炸的初始阶段,或是宇宙大收缩末尾阶段时,随着维度半径R的变小(接近于普朗克长度时),弦的缠绕能与振动能的分配关系发生了反转。此时的轻弦,变成了彼时的“重弦”,而现在的重弦,变成了那个时候普遍意义上的“轻弦”。于是,从我们今天意义上所理解的大收缩,实际上是另一种测量模式(现在的重弦,那个时候的轻弦)下的大膨胀。我们所理解的大膨胀,却是另一种测量模式下的大收缩。

一至多,内与外,大和小,竟是如此的相容和统一。

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  • Reflection

现代物理学、宇宙学的进展,不仅极大革新了我们的宇宙观时空观,也以出乎意料的方式介入了哲学与神学的传统领域。平行宇宙中一切都是概率吗?一件事情在概率上若是可能,那就意味着在无穷的平行宇宙深处,这件事是必然发生的。自由意志还存在吗?精神、自我、生命和知识又意味着什么?

在我看来,最奇妙的地方仍莫过于这其中的自指。我们,作为宇宙的一部分——甚至在最基本的意义上也是如此。人体中含有的铁以后的重元素,我们的太阳的温度并不足以产生它们。它们合成于我们的太阳产生之前爆炸的超新星。作为宇宙一部分的我们,思考起宇宙的结构、本质和意义。这本身是否是一种宇宙意识的觉醒呢?又或者,我们作为宇宙的一部分,正在经历一场深刻的协同演化?

参考资源

《真实世界的脉络》,David Deutsch(豆瓣
《宇宙的琴弦》,Brian Greene(豆瓣
《超越时空:通过平行宇宙、时间卷曲和第十维度的科学之旅》,Michio Kaku(加来道雄)(豆瓣
《时间简史》,史蒂芬·霍金(豆瓣
《上帝与新物理学》,Paul Davies(豆瓣
《宇宙》,Carl Sagan(豆瓣

《暗淡蓝点》,Carl Sagan(豆瓣
Wiki词条 – Multiverse
Wiki词条 – Metafiction
维度:数学漫步 Dimensions: A Walk Through Mathematics(豆瓣)(VeryCD
寻找隐藏的维度 Hunting the Hidden Dimension(豆瓣)(VeryCD
History Channel: Parallel Universe (YouTube 1/42/43/44/4)(优酷

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