我家猫可能来自另一个银河系,关于有两个银河系的猫吗这个问题的终极解答
昨晚我蹲在阳台上给主子铲屎的时候,脑子里突然蹦出来一个奇怪的问题,我家那只橘猫正用看智障的眼神盯着我,尾巴一甩一甩的,仿佛在说“你总算开始想点正经事了”。
这个问题就是——宇宙里会不会有另一个银河系,那里也有一只猫,长得跟我们家这位一模一样,不是差不多,是完全一样,连尾巴尖上那撮白毛的角度都分毫不差。
我知道这个想法听起来有点疯,但后来我查了好多资料,发现这事儿还真不是随便瞎想的,有一大群物理学家、天文学家、量子力学的书呆子们,正儿八经地在讨论类似的问题,而且他们的结论,比我预想的要刺激得多。
先把话说清楚:什么是“有两个银河系的猫”
咱得先把这个问题的意思掰扯明白,它其实不是在问“银河系里有没有外星猫”——那是另一个层面的问题,回头有机会再说,它问的是:在另一个完全不同的银河系里,有没有可能存在一只猫,它的每一个原子、每一个量子态,都跟我家这只完全相同。
这里的关键词是“完全相同”,不是说长得像,而是从物理层面来说,它俩就是同一只猫的两个副本,这个想法细想起来有点瘆人,但物理学家们早就给这种可能性算过账了。
可观测宇宙有多大,先给你个概念
先别急着想猫的事,咱们得先搞清楚宇宙到底能装下多少东西,我们目前能看到的最远的光,跑了大约138亿年才到地球,因为宇宙在膨胀,这些光出发时的那个位置,现在已经退行到距离我们大约465亿光年的地方了,这就是“可观测宇宙”的半径。
在这个半径的球体里,粗略估算有大约2000亿个星系,不是2000亿颗恒星,是2000亿个星系,每个星系里平均有1000亿到4000亿颗恒星,你算算这个数量级,反正是多到人类大脑基本没法直观感受的数字。
物质排列组合的极限在哪里
好了,现在咱们把目光缩小,缩小到一只猫身上。
一只猫大概由10的27次方个原子组成,每个原子都有它的位置、运动状态、能量层级,要描述一只猫的完整物理状态,需要的是一组量子态的排列组合,这个组合数量有多大呢?
物理学家估算过,一个跟猫差不多质量的东西,它的量子态总数大约在10的10的24次方这个量级,这个数字大到什么程度——你在可观测宇宙里找不到任何东西来类比,可观测宇宙里所有原子的总数不过是10的80次方左右,跟这个数字比,10的80次方渺小得可以直接忽略不计。
这就意味着,单凭我们目前能看到的这个宇宙范围,空间根本不够大,装不下哪怕是一只猫的所有可能状态,也就是说,在我们能看到的这2000亿个星系里,几乎没有可能找到一只跟我家橘猫完全相同的副本,概率低到可以当它不存在。
但问题来了,可观测宇宙只是我们能看到的部分,可观测宇宙之外呢?
永恒暴涨理论:宇宙比你想的疯狂得多
1980年代,有个叫阿兰·古斯的物理学家提出了一套叫永恒暴涨的理论,这套理论后来经过很多人完善,现在已经是宇宙学里相当主流的一个框架了,它说的是什么——我们所说的“宇宙”,其实只是整个实体宇宙里微不足道的一个小泡泡。
在宇宙诞生的极早期,大约在大爆炸之后10的负36次方秒左右,发生过一场叫“暴涨”的剧烈膨胀,在极短的时间内,空间以远超光速的速率膨胀,暴涨在我们这个区域里结束了,形成了我们看到的这个宇宙,但——在其他地方,暴涨可能从来没有停过。
不停暴涨的区域会不断产生新的泡泡宇宙,每个泡泡都是一个独立的宇宙,有自己的物理常数,有自己的星系、恒星、行星,这个过程永不停止,所以整个实体宇宙的大小,很可能是无限的。
一旦宇宙是无限大的,事情就完全变了。
无限空间里的必然事件
在一个有限的空间里,比如说可观测宇宙,一只猫的量子态组合数量远超空间能容纳的上限,所以副本几乎不可能存在,但在无限的空间里,任何概率不为零的事情都必然会发生,而且会发生无限多次。
这就像你让一只猴子在打字机上胡乱敲一辈子,它几乎不可能敲出莎士比亚全集,但如果你有无限多只猴子在无限长的时间里敲键盘——那么不但会敲出莎士比亚全集,还会敲出无数个版本的莎士比亚全集,包括一个把哈姆雷特改成喜剧的版本。
同样的逻辑套用到猫身上:如果宇宙真的是无限大的,那么在某个遥远到无法想象的地方,一定有另一个银河系,那个银河系的大小、形状、恒星数量,跟我们的银河系完全一样,那里面有一颗恒星,跟太阳一模一样,那颗恒星有一颗行星,跟地球一模一样,那颗行星上有一个你,正在看这篇文章。—
那颗行星上,有一只猫,跟我家那只橘猫在每一个量子态上都完全一致。
这个结论意味着什么?我跟我家猫是什么关系
写到这儿我回头看了一眼我家猫,它正窝在沙发上打呼噜,完全不知道自己在物理学家眼里是个多么有哲学深度的存在。
如果永恒暴涨理论是对的,如果宇宙确实是无限大的,那么不光是“有两个银河系的猫”这个问题的答案是“有”——而且是有无数个,在无限远处,有无数个副本的我,正在给无数个副本的我家猫铲屎,有些副本的我此刻可能正在写这句话,有些副本的我可能决定把猫送人了,有些副本的我根本没养猫,养了一只蜥蜴。
这个想法既让人兴奋又让人后背发凉,兴奋的是,宇宙比我们想象的要宏大得多,发凉的是,你的每一个选择、每一个念头,都在某个遥远的地方被另一个人精确地复现着,你毫无独特性可言。
| 宇宙类型 | 是否有猫的副本 | 关键依据 | 靠谱程度 |
| 有限可观测宇宙 | 几乎没有可能 | 空间不够大,装不下所有量子态组合 | 概率极低,近乎为零 |
| 无限实体宇宙(永恒暴涨) | 必然存在,且有无穷多个 | 无限空间中,任何非零概率必然实现无穷次 | 依赖于暴涨理论是否成立 |
| 多世界诠释(量子力学) | 另一层意义上的“副本” | 每一个量子事件都分裂出平行世界 | 争议较大,但逻辑自洽 |
量子力学给我们的另一种可能
说到这儿,还有个相关的物理框架值得一提——量子力学的多世界诠释,这是休·艾弗雷特在1957年提出的,严格来说它跟宇宙学里的平行宇宙不是一回事,但思路有相通的地方。
多世界诠释说,每当一个量子事件有多个可能的结果,所有结果都会实现,每个结果都在一个新的分支世界里,你家猫每次决定是先迈左脚还是先迈右脚,都在创造两个不同的世界分支,从这个意义上来说,“有两个银河系的猫”这个说法,在多世界诠释里每时每刻都在发生,只不过副本的数量以不可想象的速度在增长。
不过多世界诠释跟永恒暴涨理论处理的是不同层面的问题,暴涨理论处理的是物理空间上的平行宇宙,多世界诠释处理的是量子态分支上的平行世界,它们之间到底是什么关系,物理学家现在也还在吵。
我家猫对这些复杂的物理推导当然毫无兴趣,它关心的事情只有三件:什么时候开饭、今天能不能去阳台巡逻、那个红色激光点到底去哪儿了,但每当我看着它那张表情匮乏的脸时,我就会想——在某个我永远到不了的地方,有一束光正在穿越另一个银河系,照亮另一只橘猫的皮毛,它也在等饭,等得有点不耐烦了,尾巴开始不耐烦地甩。
两个铲屎官隔着无法想象的距离,在同一时刻叹了口气,起身去拿猫粮。
这大概就是物理学最浪漫的地方了,它用最冷酷的数学推导,得出一个最温情的结论,让你觉得在这个大到让人恐惧的宇宙里,你和你家那只没心没肺的主子之间,有那么一种说不清道不明的联结,哪怕另一个银河系的那只猫永远不知道这个银河系里有一只跟它一模一样的兄弟,哪怕这两只猫永远不会碰面,哪怕这个“一模一样”只是物理定律推导出来的一个冰冷的必然——
但想到有这么一个可能性存在,铲屎这件看似无意义的小事,突然就多了一层奇怪的诗意,我家猫是体会不到这层诗意的,它刚把我桌上的笔推到地上,正等着看我会不会捡起来,随它去吧,在某个银河系里,另一个我刚刚弯腰了。