⑴ 平行宇宙是怎麼一回事
1 平行宇宙
是否有另一個你正在閱讀和本文完全一樣的一篇文章？那個傢伙並非你自己，卻生活在一個有著雲霧繚繞的高山、一望無際的原野、喧囂嘈雜的城市，和其它8顆行星一同圍繞一顆恆星旋轉，並且也叫做「地球」的行星上？他（她）一生的經歷和你每秒鍾都相同。然而也許她此刻正准備放下這篇文章而你卻打算看下去。
這種「分身」的想法聽起來奇怪而又難以置信，但似乎我們不得不接受它，因為它已為各種天文觀測的結果所支持。如今最流行同時也最簡單的宇宙模型指出，離我們大約10^(10^28)米外之處存在一個和我們的銀河一摸一樣的星系，而那其中正有個一摸一樣的你。雖然這距離大得超乎人們的想像，卻毫不影響你的「分身」存在的真實性。該想法最初起源於很簡單的「自然可能性」而非現代物理所假設：宇宙在尺寸上無限大（或者至少足夠大），並且象天文觀測指出的那樣－－均勻的分布著物質。既然如此，按照統計學規律便可以斷定，所有的事件（無論多麼相似或者相同）都會發生無數次：會有無數個孕育人類的星球，它們之中會有和你一摸一樣的人－－一摸一樣的長相、名字、記憶甚至和你一摸一樣的動作、選擇－－這樣的人還不止一個，確切的說，是無窮多個。
2.泡沫理論
「泡沫狀態」這個詞，隨便一點說，就是一種或一系列資產在一個連續過程中陡然漲價，開始的價格上升會使人們產生出還要漲價的預期，於是又吸引了新的買主——這些人一般只是想通過買賣牟取利潤，而對這些資產本身的使用和產生盈利的能力是不感興趣的。隨著漲價常常是預期的逆轉，接著就是價格的暴跌，最後以金融危機告終。通常，「繁榮（Boom）」的時間要比泡沫狀態長些，價格、生產和利潤的上升也比較溫和一些，以後也許接著就是以暴跌（或恐慌）的形式出現危機，或者以繁榮逐漸消退告終而不發生危機。
金德爾博格對泡沫的定義比較形象，但是在理論研究中比較難以操作。現代的經濟學研究通常將泡沫定義為資產價格對其基本價值的持續性偏離。這樣的定義簡化了對泡沫的判斷，所需要做的工作有兩點，一是決定資產的基本價值，二是看資產價格的偏離是持續性的還是在很短的時間內就消失。
P.S.
[科普] 平行宇宙(全文完) （更新中）
原作：（美）馬克斯·鐵馬克
原載：《科學美國人》 2003.5
翻譯：focus
平行宇宙
是否有另一個你正在閱讀和本文完全一樣的一篇文章？那個傢伙並非你自己，卻生活在一個有著雲霧繚繞的高山、一望無際的原野、喧囂嘈雜的城市，和其它8顆行星一同圍繞一顆恆星旋轉，並且也叫做「地球」的行星上？他（她）一生的經歷和你每秒鍾都相同。然而也許她此刻正准備放下這篇文章而你卻打算看下去。
這種「分身」的想法聽起來奇怪而又難以置信，但似乎我們不得不接受它，因為它已為各種天文觀測的結果所支持。如今最流行同時也最簡單的宇宙模型指出，離我們大約10^(10^28)米外之處存在一個和我們的銀河一摸一樣的星系，而那其中正有個一摸一樣的你。雖然這距離大得超乎人們的想像，卻毫不影響你的「分身」存在的真實性。該想法最初起源於很簡單的「自然可能性」而非現代物理所假設：宇宙在尺寸上無限大（或者至少足夠大），並且象天文觀測指出的那樣－－均勻的分布著物質。既然如此，按照統計學規律便可以斷定，所有的事件（無論多麼相似或者相同）都會發生無數次：會有無數個孕育人類的星球，它們之中會有和你一摸一樣的人－－一摸一樣的長相、名字、記憶甚至和你一摸一樣的動作、選擇－－這樣的人還不止一個，確切的說，是無窮多個。
最新的宇宙學觀測表明，平行宇宙的概念
並非一種比喻。空間似乎是無限的。如果真是這樣，
一切可能會發生的事情必然會發生，不管這些事有
多荒唐。在比我們天文觀測能企及范圍遠得多的地
方，有和我們一摸一樣的宇宙。天文學家甚至計算
出它們距地球的平均距離
你很可能永遠見不到你的「影子」們。你能觀測到的最遠距離也就是自大爆炸以來光所行進的最遠距離：大約140億光年，即4X10^26米－－該距離為半徑的球體正好定義了我們可觀測視界的大小，或者簡單地說，宇宙的大小，又叫做哈勃體積。同樣的，另一個你所在的宇宙也是個同樣大小的球體。以上便是對「平行宇宙」最直觀的解釋。每個宇宙都是更大的「多重宇宙」的一小部分。
對「宇宙」的如此定義，人們也許會認為這只是種形而上學的方式罷了。然則物理學和形而上學的區別在於該理論是否能通過實驗來測試，而不是它看起來是否怪異或者包含難以察覺的東西。多年來，物理學前沿不斷擴張，吸收融合了許多抽象的（甚至一度是形而上學的）概念，比如球形的地球、看不見的電磁場、時間在高速下流動減慢、量子重疊、空間彎曲、黑洞等等。近幾年來「多重宇宙」的概念也加入了上面的名單，與先前一些經過檢驗的理論，如相對論和量子力學配合起來，並且至少達到了一個經驗主義科學理論的基本標准：作出預言。當然作出的論斷也可能是錯誤的。科學家們迄今討論過多達4種類型獨立的平行宇宙。現在關鍵的已不是多重宇宙是否存在的問題了，而是它們到底有多少個層次。
第一層次：視界之外
所有的平行宇宙組成第一層多重宇宙。－－這是爭論最少的一層。所有人都接受這樣一個事實：雖然我們此時此刻看不見另一個自己，但換一個地方或者簡單地在原地等上足夠長的時間以後就能觀察到了。就像觀察海平面以外駛來的船隻－－觀察視界之外物體的情形與此類似。隨著光的飛行，可觀察的宇宙半徑每年都擴大一光年，因此只需要坐在那裡等著瞧。當然，你多半等不到另一個宇宙的另一個你發出的光線傳到這里那天，但從理論上講，如果宇宙擴張的理論站得住腳的話，你的後代就有可能用超級望遠鏡看到它們。
怎麼樣，第一層多重宇宙的概念聽起來平平無奇？空間不都是無限的么？誰能想像某處插著塊牌子，上書「空間到此結束，當心下面的溝」？如果是這樣，每個人都會本能的置疑：盡頭的「外面」是什麼？實際上，愛因斯坦的重力場理論偏偏把我們的直覺變成了問題。空間有可能不是無限，只要它具有某種程度的彎曲或者並非我們直覺中的拓撲結構（即具有相互聯絡的結構）。
一個球形、炸面圈形或者圓號形的宇宙都可能大小有限，卻無邊界。對宇宙微波背景輻射的觀測可以用來測定這些假設。【見另一篇文章《宇宙是有限的嗎？》by Jean-Pierre Luminet, Glenn D. Starkman and Jeffrey R. Weeks; Scientific American, April 1999】然而，迄今為止的觀察結果似乎背逆了它們。無盡宇宙的模型才和觀測數據符合，外帶強烈的限制條件。
另一種可能是：空間本身無限，但所有物質被限制在我們周圍一個有限區域內－－曾經流行的「島狀宇宙」模型。該模型不同之處在於，在大尺度下物質分布會呈現分形圖案，而且會不斷耗散怠盡。這種情形下，第一層多重宇宙里的幾乎每個宇宙最終都將變得空空如也，陷入死寂。但是近期關於三維銀河分布與微波背景的觀測指出物質的組織方式在大尺度上呈現出某種模糊的均勻，在大於10^24米的尺度上便觀測不到清晰的細節了。假定這種模式延伸下去，我們可觀測宇宙以外的空間也將充滿行星、恆星和星系。
有資料支持空間延伸於可觀測宇宙之外的理論。WMAP衛星最近測量了微波背景輻射的波動(左圖)。最強烈的振幅超過了0.5開，暗示著空間非常之大，甚至可能無窮(中圖)。另外，WMAP和2dF星系紅移探測器發現在非常大的尺度下，空間均勻分布著物質
生活在第一層多重宇宙不同平行宇宙中的觀察者們將察覺到與我們相同的物理定律，但初始條件有所不同。根據當前理論，大爆炸早期的一瞬間物質按一定的隨機度被拋出，此過程包含了物質分布的一切可能性，每種可能性都不為0。宇宙學家們假定我們所在的當初有著近似均勻物質分布和初始波動狀態（100，000可能性中的一種）的宇宙，是一個相當典型的（至少在所有產生了觀察者的平行宇宙中很典型）個體。那麼距你最近的和你一模一樣那個人將遠在10^(10^28)米之外；而在10^(10^92)米外才會有一個半徑100光年的區域，它裡面的一切與我們居住的空間絲毫不差，也就是說未來100年內我們世界所發生的每件事都會在該區域完全再現；而至少10^(10^118)米之外該區域才會增大到哈勃體積那麼大，換句話說才會有一個和我們一模一樣的宇宙。
上面的估計還算極端保守的，它僅僅窮舉了一個溫度在10^8開以下、大小為一個哈勃體積的空間的所有量子狀態。其中一個計算步驟是這樣：在那溫度下一個哈勃體積的空間最多能容納多少質子？答案是10^118個。每個質子可能存在，也可能不存在，也就是總共2^(10^118)個可能的狀態。現在只需要一個能裝下2^(10^118)個哈勃空間的盒子便用光所有可能性。如果盒子更大些－－比如邊長10^(10^118)米的盒子－－根據抽屜原理，質子的排列方式必然會重復。當然，宇宙不只有質子，也不止兩種量子狀態，但可用與此類似的方法估算出宇宙所能容納的信息總量。
與我們宇宙一摸一樣的另一個宇宙的平均距離
距你最近那個「分身」沒准並不象理論計算的那麼遠，也許要近得多。因為物質的組織方式還要受其他物理規律制約。給定一些諸如行星的形成過程、化學方程式等規律，天文學家們懷疑僅在我們的哈勃體積內就存在至少10^20個有人類居住的行星；其中一些可能和地球十分相像。
第一層多重宇宙的框架通常被用來評估現代宇宙學的理論，雖然該過程很少被清晰地表達。舉例來說，考察我們的宇宙學家如何通過微波背景來試圖得出「球形空間」的宇宙幾何圖。隨著空間曲率半徑的不同，那些「熱區域」和「冷區域」在宇宙微波背景圖上的大小會呈現某種特徵；而觀測到的區域表明曲率太小不足以形成球形的封閉空間。然而，保持統計學上的嚴格是非常重要的事。每個哈勃空間的這些區域的平均大小完全是隨機的。因此有可能是宇宙在愚弄我們－－並非空間曲率不足以形成封閉球形使得觀測到的區域偏小，而恰巧因為我們宇宙的平均區域天生就比別的來的小。所以當宇宙學家們信誓旦旦保證他們的球狀空間模型有99.9%可信度的時候，他們的真正意思是我們那個宇宙是如此地不合群，以至1000個哈勃體積之中才會出一個象那樣的。
這堂課的重點是：即使我們沒法觀測其他宇宙，多重宇宙理論依然可以被實踐驗證。關鍵在於預言第一層多重宇宙中各個平行宇宙的共性並指出其概率分布－－也就是數學家所謂的「度量」。我們的宇宙應當是那些「出現可能性最大的宇宙」中的一個。否則－－我們很不幸地生活在一個不大可能的宇宙中－－那麼先前假設的理論就有大麻煩了。如我們接下來要討論的那樣，如何解決這度量上的問題將會變得相當有挑戰性。
第二層多重宇宙示意圖。
第二層次：膨脹後留下的氣泡
如果第一層多重宇宙的概念不太好消化，那麼試著想像下一個擁有無窮組第一層多重宇宙的結構：組與組之間相互獨立，甚至有著互不相同的時空維度和物理常量。這些組構成了第二層多重宇宙－－被稱為「無序的持續膨脹」的現代理論預言了它們。
「膨脹」作為大爆炸理論的必然延伸，與該理論的許多其他推論聯系緊密。比如我們的宇宙為何如此之大而又如此的規整，光滑和平坦？答案是「空間經歷了一個快速的拉伸過程」，它不僅能解釋上面的問題，還能闡釋宇宙的許多其他屬性。【見《膨脹的宇宙》 by Alan H. Guth and Paul J. Steinhard; Scientific American, May 1984; 《自我繁殖的膨脹宇宙》 by Andrei Linde, November 1994 】「膨脹」理論不僅為基本粒子的許多理論所語言，而且被許多觀測證實。「無序的持續」指的是在最大尺度上的行為。作為一個整體的空間正在被拉伸並將永遠持續下去。然而某些特定區域卻停止拉神，由此產生了獨立的「氣泡」，好像膨脹的烤麵包內部的氣泡一樣。這種氣泡有無數個。它們每個都是第一層多重宇宙：在尺寸上無限而且充滿因能量場漲落而析出的物質。
對地球來說，另一個氣泡在無限遙遠之外，遠到即使你以光速前進也永遠無法到達。因為地球和「另一個氣泡」之間的那片空間拉伸的速度遠比你行進的速度快。如果另一個氣泡中存在另一個你，即便你的後代也永遠別想觀察到他。基於同樣的原因，即空間在加速擴張，觀察結果令人沮喪的指出：即便是第一層多重空間中的另一個自己也將看不到了。
第二層多重宇宙與第一層的區別非常之大。各個氣泡之間不僅初始條件不同，在表觀面貌上也有天壤之別。當今物理學主流觀點認為諸如時空的維度、基本粒子的特性還有許許多多所謂的物理常量並非基本物理規律的一部分，而僅是一種被稱作「對稱性破壞」過程的結果而已。舉例言之，理論物理學家認為我們的宇宙曾一度由9個相互平等的維度組成。在宇宙早期歷史中，只有其中3個維度參與空間拉神，形成我們現在觀察到的三維宇宙。其餘6個維度現在觀察不到了，因為它們被捲曲在非常微小的尺度中，而且所有的物質都分布在這三個充分拉伸過的維度「表面」上（對9維來說，三維就是一個面而已，或者叫一層「膜」）。
我們生活在3+1維時空之中，對此我們並不特別意外。當描述自然的
偏微分方程是橢圓或者超雙曲線方程時，也就是空間或者時間其中之一是0維或
同時多維，對觀測者來說，宇宙不可能預測(紫色和綠色部分)。
其餘情況下(雙曲線方程)，若n>3，原子無法穩定存在，n<3，復雜度太低以
至於無法產生自我意識的觀測者(沒有引力，拓撲結構也成問題)。
由此，我們稱空間的對稱性被破壞了。量子波的不確定性會導致不同的氣泡在膨脹過程中以不同的方式破壞平衡。而結果將會千奇百怪。其中一些可能伸展成4維空間；另一些可能只形成兩代誇克而不是我們熟知的三代；還有些它們的宇宙基本物理常數可能比我們的宇宙大。
產生第二層多重宇宙的另一條路是經歷宇宙從創生到毀滅的完整周期。科學史上，該理論由一位叫Richard C的物理學家於二十世紀30年代提出，最近普林斯頓大學的Paul J. Steinhardt和劍橋大學的Neil Turok兩位科學家對此作了詳盡闡述。Steinhardt和Turok 提出了一個「次級三維膜」的模型，它與我們的空間相當接近，只是在更高維度上有一些平移。【see "Been There, Done That," by George Musser; News Scan, Scientific American, March 2002】該平行宇宙並非真正意義上的獨立宇宙，但宇宙作為一個整體－－過去、現在和未來－－卻形成了多重宇宙，並且可以證明它包含的多樣性恰似無序膨脹宇宙所包含的。此外，沃特盧的物理學家Lee Smolin還提出了另一種與第二層多重宇宙有著相似多樣性的理論，該理論中宇宙通過黑洞創生和變異而非通過膜物理學。
盡管我們沒法與其他第二層多重宇宙之中的事物相互作用，宇宙學家仍能間接地指出它們的存在。因為他們的存在可以用來很好地解釋我們宇宙的偶然性。做一個類比：設想你走進一座旅館，發現了一個房間門牌號碼是1967，正是你出生那年。多麼巧合呀，在那瞬間你驚嘆到。不過你隨即反應過來，這完全不算什麼巧合。整個旅館有成百上千的房間，其中有一個和你生日相同很正常。然而你若看見的是另一個與你毫無干係的數字，便不會引發上面的思考。這說明什麼問題呢？即便對旅館一無所知，你也可以用上面的方法來解釋很多偶然現象。
讓我們舉個更切題的例子：考察太陽的質量。太陽的質量決定它的光度（即輻射的總量）。通過基本物理運算我們可知只有當太陽的質量在1.6X10^30～2.4X10^30千克這么個狹窄范圍內，地球才可能適合生命居住。否則地球將比金星還熱，或者比火星還冷。而太陽的質量正好是2.0X10^30千克。乍看之下，太陽質量是種驚人的幸運與巧合。絕大多數恆星的質量隨機分布於10^29～10^32千克的巨大范圍內，因此若太陽出生時也隨機決定質量的話，落在合適范圍的機會將微乎其微。然而有了旅館的經驗，我們便明白這種表面的偶然實為大系統中（在這個例子里是許多太陽系）的必然選擇結果（因為我們在這里，所以太陽的質量不得不如此）。這種與觀測者密切相關的選擇稱為「人擇原理」。雖然可想而知它引發過多麼大的爭論，物理學家們還是廣泛接收了這一事實：驗證基礎理論的時候無法忽略這種選擇效應。
適用於旅館房間的原理同樣適用於平行宇宙。有趣的是：我們的宇宙在對稱性被打破的時候，所有的（至少絕大部分）屬性都被「調整」得恰到好處，如果對這些屬性作哪怕極其微小的改變，整個宇宙就會面目全非－－沒有任何生物可以存在於其中。如果質子的質量增加0.2%，它們立即衰變成中子，原子也就無法穩定的存在。如果電磁力減小4%，便不會有氫，也就不會有恆星。如果弱相互作用再弱一些，氫同樣無法形成；相反如果它們更強些，那些超新星將無法向星際散播重元素離子。如果宇宙的常數更大一些，它將在形成星系之前就把自己炸得四分五裂。
雖然「宇宙到底被調節得多好」尚無定論，但上面舉的每一個例子都暗示著存在許許多多包含每一種可能的調節狀態的平行宇宙。【see "Exploring Our Universe and Others," by Martin Rees; Scientific American, December 1999】第二層多重宇宙預示著物理學家們不可能測定那些常數的理論值。他們只能計算出期望值的概率分布，在選擇效應納入考慮之後。
第三層次：量子平行世界
第一層和第二層多重宇宙預示的平行世界相隔如此之遙遠，超出了天文學家企及的范圍。但下一層多重宇宙卻就在你我身邊。它直接源於著名的、備受爭議的量子力學解釋－－任何隨機量子過程都導致宇宙分裂成多個，每種可能性一個。
量子平行宇宙。當你擲骰子，它看起會隨機得到一個特定的結果。然而量子力學指出，那一瞬間
你實際上擲出了每一個狀態，骰子在不同的宇宙中停在不同的點數。其中一個宇宙里，你擲出了1，另一個
宇宙里你擲出了2……。然而我們僅能看到全部真實的一小部分－－其中一個宇宙。
20世紀早些年，量子力學理論在解釋原子層面現象方面的成功掀起了物理學革命。在原子領域下，物質運動不再遵守經典的牛頓力學規律。在量子理論解釋它們取得矚目成功的同時卻引發了爆炸性激烈的爭論。它到底意味著什麼？量子理論指出宇宙並不像經典理論描述的那樣，決定宇宙狀態的是所有粒子的位置和速度，而是一種叫作波函數的數學對象。根據薛定鄂方程，該狀態按照數學家稱之為「統一性」的方式隨時間演化，意味著波函數在一個被稱為「希爾伯特空間」的無窮維度空間中演化。盡管多數時候量子力學被描述成隨機和不確定，波函數本身的演化方式卻是完全確定，沒有絲毫隨機性可言的。
關鍵問題是如何將波函數與我們觀測到的東西聯系起來。許多合理的波函數都導致看似荒謬不合邏輯的狀態，比如那隻在所謂的量子疊加下同時處於死和活兩種狀態的貓。為了解釋這種怪異情形，在20實際20年代，物理學家們做了一種假設：當有人試圖觀察時，波函數立即「坍塌」成經典理論中的某種確定狀態。這個附加假設能夠解決觀測發現的問題，然而卻把原本優雅和諧統一的理論變得七拼八湊，失去統一性。隨機性的本質通常歸咎於量子力學本身就是這些不順眼假設的結果。
許多年過去了，物理學家們逐漸拋棄了這種假設，轉而開始接受普林斯頓大學畢業生Hugh Everett在1957年提出的一種觀點。他指出「波函數坍塌」的假設完全是多餘的。純粹的量子理論實際上並不產生任何矛盾。它預示著這樣一種情形：一個現實狀態會逐漸分裂成許多重疊的現實狀態，觀測者在分裂過程中的主觀體驗僅僅是經歷完成了一個可能性恰好等於以前「波函數坍塌假設結果」的輕微的隨機事件。這種重疊的傳統世界就是第三層多重宇宙。
四十多年來，物理界為是否接受Everett的平行世界猶豫不決，數度反復。但如果我們將之區分成不同視點分別來看待，就會更容易理解。研究它數學方程的物理學家們站在外部的視點，好像飛在空中的鳥審視地面；而生活在方程所描述世界裡的觀測者則站在內部的視點，就好比被鳥俯瞰的一隻青蛙。
在鳥看來，整個第三層多重宇宙非常簡單。只用一個平滑演化的、確定的波函數就能就能描繪它而不引發任何分裂或平行。被這個演化的波函數描繪的抽象量子世界內部卻包含了大量平行的經典世界。它們一刻不停的分裂、合並，如同經典理論無法描述的一堆量子現象。在青蛙看來，觀察者感知的只有全部真相的一小部分。它們能觀測到自己所在那個第一層宇宙，但是一種模仿波函數坍塌效果而又保留統一性、被稱為「去相干」的作用卻阻礙他們觀測到與之平行的其他宇宙。
每當觀測者被問及一個問題、做一個決定或是回答一個問題，他大腦里的量子作用就導致復合的結果，諸如「繼續讀這篇文章」和「放棄閱讀本文」。在鳥看來，「作出決定」這個行為導致該人分裂成兩個，一個繼續讀文章而另一個做別的去了。而在青蛙看來，該人的兩個分身都沒有意識到彼此的存在，它們對剛才分裂的感知僅僅是經歷了個輕微的隨機事件。他們只知道「自己」做了什麼決定，而不知道同時還有一個「他」做了不同的決定。
盡管聽起來很奇怪，這種事情同樣發生在前面講過的第一層多重宇宙中。顯然，你剛作出了「繼續閱讀本文」的決定，然而在很遠很遠的另一個銀河系中的另一個你在讀過第一段之後就放下了雜志。第一層宇宙和第三層宇宙唯一的區別就是「另一個你」身處何處。第一層宇宙中，他位於距你很遠之處－－通常維度空間概念上的「遠」。第三層宇宙中，你的分身住在另一個量子分支中，被一個維度無限的希爾伯特空間分隔開來。
第三層多重宇宙的存在基於一個至關重要的假設：波函數隨時間演化的統一。所幸迄今為止的實驗都不曾與統一性假設背離。在過去幾十年裡我們在各種更大的系統中證實了統一性的存在：包括碳-60布基球和長達數公里的光纖中。理論反面，統一性也被「去相干」作用的發現所支持。【see "100 Years of Quantum Mysteries," by Max Tegmark and John Archibald Wheeler; Scientific American, February 2001】只有一些量子引力方面的理論物理學家對統一性提出置疑，其中一個觀點是蒸發中的黑洞有可能破壞統一性，應該是個非統一性過程。但最近一項被叫做「AdS/CFT一致」的弦理論方面的研究成果暗示：量子引力領域也具有統一性，黑洞並不抹消信息，而是把它們傳送到了別處。
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如果物理學是統一的，那麼大爆炸早期量子波動是如何運作的那幅標准圖畫將不得不改寫。它們並非隨機產生某個初始條件，而是產生重疊在一起的所有可能的初始條件，同時存在。然後，「去相干」作用保證它們在各自的量子分支里像傳統理論那樣演化下去。這就是關鍵之處：一個哈勃體積內不同量子分支（即第三層多重宇宙）演化出的分布結果與不同哈勃體積內同一個量子分支（即第一層多重宇宙）演化出的分布結果是毫無區別的。量子波動的該性質在統計力學中被稱為「遍歷性」。
同樣的原理也可以適用在第二層多重宇宙。破壞對稱性的過程並不只產生一個獨一無二的結果，而是所有可能結果的疊加。這些結果之後按自己的方向發展。因此如果在第三層多重宇宙的量子分支中物理常數、時空維度等各不相同的話，那些第二層平行宇宙同樣也將各不相同。
換句話說，第三層多重宇宙並沒有在第一層和第二層上增加任何新東西，只是它們更加難以區分的復製品罷了－－同樣的老故事在不同量子分支的平行宇宙間一遍遍上演。對Everett理論一度激烈的懷疑便在大家發現它和其他爭議較少的理論實質相同之後銷聲匿跡了。
第三層和第一層區別的示意圖
毫無疑問，這種聯系是相當深層次的，物理學家們的研究也才處於剛剛起步階段。例如，考察那個長久以來的問題：隨著時間流逝，宇宙的數目會以指數方式暴漲嗎？答案是令人驚訝的「不」。在鳥看來，全部世界就是由單個波函數描述的東西；在青蛙看來，宇宙個數不會超過特定時刻所有可區別狀態的總數－－也即是包含不同狀態的哈勃體積的總數。諸如行星運動到新位置、和某人結婚或是別的什麼，這些都是新狀態。在10^8開溫度以下，這些量子狀態的總數大約是10^(10^118)個，即最多這么多個平行宇宙。這是個龐大的數目，卻很有限。
從青蛙的視點看，波函數的演化相當於從這10^(10^118)個宇宙中的一個跳到另一個。現在你正處在宇宙A－－此時此刻你正在讀這句話的宇宙里。現在你跳到宇宙B－－你正在閱讀另一句話那個宇宙里。宇宙B存在一個與宇宙A一摸一樣的觀測者，僅多了幾秒中額外記憶。全部可能狀態存在於每一個瞬間。因此「時間流逝」很可能就是這些狀態之間的轉換過程－－最初在Greg Egan在1994所著的科幻小說[Permutation City]中提出的想法，而後被牛津大學的物理學家David Deutsch和自由物理學家Julian Barbour等人發展開來。
第四層次：其他數學界構
雖然在第一、第二和第三層多重宇宙中初始條件、物理常數可能各不相同，但支配自然的基礎法則是相同的。為什麼要到此為止？為何不讓這些基礎法則也多樣化？來個只遵守經典物理定律，讓量子效應見鬼去的宇宙如何？想像一個時間像計算機一樣一段一段離散地流逝，而非現在那樣連續地流逝的宇宙？再想像一個簡單的空心十二面體宇宙？在第四層多重宇宙里，所有這些形態都存在。
平行宇宙的終極分類，第四層。包含了所有可能的宇宙。
⑵ 求一張宇宙大爆炸的結構圖
這個兩個行嗎？
至於大爆炸的原因，目前最合理的假說或理論是，我們的宇宙來自於一次宇宙大爆炸，在宇宙大爆炸之前，沒有物質，沒有空間，只有量子真空中的真空零點場。零點場不是沒有能量，其中所含的能量叫真空零點能。它只是能量的最低狀態。
是量子真空的不穩定（稱為閔可夫斯基真空）導致真空能量實體化，分裂為物質和引力，才發生了宇宙大爆炸，產生出了物質，形成了我們現存的宇宙。而量子真空演化為閔可夫斯基真空時，是發生在一個點，這個點叫奇點。在大爆炸的推動下，宇宙自產生以來一直在膨脹，直到今天仍沒有減慢的跡象。
在大爆炸發生時，真空零點能分裂為正、負能量。負能量回歸真空零點場，正能量產生物質粒子。粒子衰變為正負粒子對，並隨時湮滅。但由於宇稱不守衡原理，正物質粒子比負粒子多10億分之一。當正負粒子對完全湮滅後，有10億分之一的正物質粒子剩餘。正是這些多出來的正粒子，形成了氫、氦原子，並進一步形成元素周期表上的所有元素。
奇點的產生原因不明。
宇宙誕生之前只有真空零點場，沒有物質、沒有空間，時間概念也沒有意義。
根據前蘇聯科學家（這個人叫亞力山大·弗里德曼）計算，真空零點能的能量密度可以達到10^94克/cm^3，遠高於目前已發現的最高能量密度10^13克/cm^3（即原子核的能量密度），因此，按照E＝mc^2這個公式，一個點的能量已經足以形成我們的宇宙了。
⑶ 什麼叫平行宇宙
平行宇宙是指從某個宇宙中分離出來，與原宇宙平行存在著的既相似又不同的其他宇宙。
在這些宇宙中，也有和我們的宇宙以相同的條件誕生的宇宙，還有可能存在著和人類居住的星球相同的、或是具有相同歷史的行星，也可能存在著跟人類完全相同的人。
同時，在這些不同的宇宙里，事物的發展會有不同的結果：在我們的宇宙中已經滅絕的物種在另一個宇宙中可能正在不斷進化，生生不息。
在20世紀50年代，有的物理學家在觀察量子的時候，發現每次觀察的量子狀態都不相同。而由於宇宙空間的所有物質都是由量子組成。
所以這些科學家推測既然每個量子都有不同的狀態，那麼宇宙也有可能並不只是一個，而是由多個類似的宇宙組成。平行宇宙概念的提出，得益於現代量子力學的科學發現。
(3)量子級背景圖片擴展閱讀：
平行宇宙發展歷程
公元前5世紀，德謨克利特就提出「無數世界」的概念，認為「無數世界」是原子通過自身運動形成的。他說：「原子在虛空中任意移動著，而由於它們那種急劇、凌亂的運動，就彼此碰撞了，並且，在彼此碰在一起時，因為有各種各樣的形狀，就彼此勾結起來，這樣就形成了世界及其中的事物，或毋寧說形成了無數世界。」
公元前1世紀，盧克萊修指出，在我們這個「可見的世界」之外還存在著「其他的世界」，居住著「其他的人類和野獸的種族。」
公元前4世紀，伊壁鳩魯表述了世界多元性的思想：「存在著無限多個世界，它們有的像我們的世界，有的不像我們的世界。」「在一切世界裡，都有我們這個世界裡所見到的動物、植物以及其他事物。」
⑷ 企業號星艦的各種型號
注冊：星艦企業號 (XCV 330)（USSEnterprise(XCV 330)）
艦級：宣示級（Declaration，可能為杜撰）
服役：約2130年-2150年
艦長：未知
該船的圖畫可以在《星際旅行》和《星際迷航：進取號（星艦前傳）》的場景背景中看到。 名稱 地球星艦企業號 英文名 Enterprise 舷號 NX-01 型號 NX 級（企業級） 類型 探索船 服役時間 2151年－2161年 建造地點 地球軌道船塢 長度 225米 寬度 135.8米 高度 33.3米 質量 80,000公噸 載員 83人 巡航速度 曲速4.5級 最高速度 曲速5.2級 武器 12門固定基相位炮（原設計3門） 3管氘核空間魚雷/光子魚雷發射器 等離子炮 脈沖相位炮 防禦 艦體極化 艦長 喬納森·亞契上校（Cpt.Jonathan Archer）
地球聯邦星際艦隊的企業號，是《星際迷航：企業號》的主要設定。 在原初《星際旅行》影集第一到第六部電影中，出現了兩艘以「聯邦星艦企業號」（USSEnterprise）命名的星艦。
NCC-1701
名稱 聯邦星艦企業號 英文名 United Space Ship Enterprise 舷號 NCC-1701 型號 憲法級（Constitution class） 類型 重型巡洋艦 服役時間 2245年-2270年 建造地點 舊金山軌道船塢 長度 288.6米 寬度 127.1米 高度 72.6米 質量 190,000公噸 載員 203人 巡航速度 曲速6級 最高速度 曲速8級 武器 6座12門固定基相位炮 2管光子魚雷發射器 防禦 偏導能量護盾 艦長 羅伯特·阿普里爾上校（Cpt. Robert April） 克里斯多夫·派克上校（Cpt. Christopher Pike） 詹姆士·T·寇克上校（Cpt. James Tiberius Kirk） NCC-1701（改建後） 名稱 聯邦星艦企業號 英文名 United Space Ship Enterprise 舷號 NCC-1701 類型 重型巡洋艦 服役時間 2271年-2285年 建造地點 舊金山軌道船塢 長度 304.8米 寬度 141.7米 高度 71.3米 質量 210，000公噸 載員 450人 巡航速度 曲速8級 最高速度 曲速9級 武器 6座12門7型固定基相位炮 2管光子魚雷發射器 防禦 偏導能量護盾 艦長 威拉德·德克爾上校 （Cpt.Willard Decker） 詹姆斯·T·寇克少將（R. admiral James Tiberius Kirk） 斯波克上校(Cpt. Spock) 詹姆斯·T·寇克上校（Cpt. James Tiberius Kirk） 聯邦星際艦隊的第一艘企業號是原初《星際旅行》里寇克歷史性五年任務（2265年－2270年）中的主要設定。在兩年半後，重新改裝過的企業號出現在《星際旅行：無限太空》以及《可汗怒吼》中，並在第三部《石破天驚》里自毀。
NCC-1701-A(原聯邦星艦約克城號NCC-1717)
名稱 聯邦星艦企業號 英文名 United Space Ship Enterprise 舷號 NCC-1701-A 型號 憲法級改（Constitution class Refit） 類型 重型巡洋艦 服役時間 2286年－2293年 建造地點 舊金山軌道船塢 長度 304.8米 寬度 141.7米 高度 71.3米 質量 210，000公噸 載員 450人 巡航速度 曲速8級 最高速度 曲速9級 武器 6座12門7型固定基相位炮 2管型光子魚雷發射器 防禦 偏導能量護盾 艦長 詹姆斯·T·科克上校（Cpt. James Tiberius Kirk） 這艘船首次出現在第四部電影《搶救未來》的末尾，並是《終極先鋒》和《邁入未來》的主要設定。該船在《邁入未來》結束時宣布退役。此後不再有正史給出更多的細節，盡管從模型包的文字上可以看到該船被封存在了Memory Alpha小行星的星艦博物館中。在科克艦長的扮演者威廉·薛特納所著小說《伊甸遺跡》（The Ashes of Eden）中，企業號-A後來被解除封存，並在防衛Chal星的戰役中被摧毀。 NCC-1701-B
名稱 聯邦星艦企業號 英文名 United Space Ship Enterprise 舷號 NCC-1701-B 型號 精進級改（Excelsior class Refit） 類型 重型探測巡洋艦 服役時間 2293年－2329年 建造地點 舊金山軌道船塢 長度 467米 寬度 186米 高度 78米 質量 2,350,000公噸 載員 502人 巡航速度 曲速8級 最高速度 曲速9.5級 武器 8座16門8型固定基相位炮 4管光子魚雷發射器 防禦 偏導能量護盾 艦長 約翰·哈里曼（Cpt.John Harriman）
該船啟航於《日換星移》之初，詹姆士·科克艦長在它的處女航中失蹤。據一些《星際迷航》小說中所寫，德莫拉·蘇魯繼哈利曼之後成為該艦的艦長。企業號-B(NCC-1701-B)與企業號-C(NCC-1701-C)以及它們的船員曾短暫地在螢幕上出現過，而且也是口袋書店（Pocket Books）出版的一些受官方許可的非正史小說的主題。
NCC-1701-C
名稱 聯邦星艦企業號 英文名 United Space Ship Enterprise 舷號 NCC-1701-C 型號 大使級（Ambassador Class） 類型 重型巡洋艦 服役時間 2332年－2344年 長度 526米 寬度 325米 高度 124米 質量 3,710,000公噸 載員 530人 巡航速度 曲速6級 最高速度 曲速9級 武裝 10個9型相位陣列炮 2管光子魚雷發射器 防禦 偏導能量護盾 艦長 瑞秋·格雷特上校（Cpt. Rachel Garrett） 理查德·卡斯特羅中尉（Lt . junior Richard Castillo） 該艦是《下一代》一集《昨日的企業號》（Yesterday Enterprise）的主角星艦。根據另一集《贖還，下》中的對話可知，該船在從羅慕倫手中保衛納倫德拉III星克林貢前哨站的戰斗中被摧毀。倖存者中包括了塔莎·葉，平行時間線的她從《昨日的企業號》中來到了納倫德拉III星那場戰斗的時間里。 NCC-1701-D
名稱 聯邦星艦企業號 英文名 United Space Ship Enterprise 舷號 NCC-1701-D 型號 銀河級（Galaxy class） 類型 探索型戰列艦 服役時間 2363年－2371年 建造地點 火星烏托邦軌道站地面船塢 長度 641米 寬度 457.1米 高度 137.5米 質量 4,500,000公噸 載員 1014人 巡航速度 曲速6級 最高巡航速度 曲速9.2級 最高速度 曲速9.6級，續航12小時 理論最高速度 曲速9.8級，風險極大 武器 12條10型相位陣列炮，總輸出量為5萬兆瓦 3管連發式光雷器，備彈275發 反物質光雷 防禦 偏導能量護盾，總容量270萬兆焦 標准25mm硬鈾鈦合金雙層外殼 次級鈦鈾艦殼 標准結構維持力場 最大輸出功率 127,500,000,000萬千瓦 艦長威廉·瑞克中校（Cmd. Willian Riker） 愛德華·傑利科上校（Cpt. Edward Jellico） 讓-盧克·皮卡德上校（Cpt. Jean-Luc Picard）
企業號-D是企業家族中的第五艘，在24世紀中葉服役，由德高望重的讓-盧克·皮卡德艦長指揮，在她短暫的八年航行生涯中，創造了前所未有的記錄，從部分方面來講，她的成就甚至超越了寇克艦長指揮第一艘企業號進行的五年任務，其中包括：與神秘的Q接觸、第一次穿越銀河系抵達宇宙的盡頭——和思維世界交匯的地方、與博格人第一次接觸、阻止克林貢內戰的爆發、揭示聯邦星艦天馬號上的秘密、阻止一次將會摧毀宇宙的反時間異象……
2371年，由於受到克林貢內戰遺存的叛亂者——杜拉斯姐妹偷襲，企業號-D墜毀在Veridian III星上。
NCC-1701-E
名稱 聯邦星艦企業號 英文名 United Space Ship Enterprise 舷號 NCC-1701-E 型號 元首級（Sovereign class） 類型 戰列艦 服役時間 2372年－? 建造地點 舊金山軌道船塢 長度 685.2米 寬度 250.6米 高度 88.2米 甲板 24層 質量 3,205,000公噸 載員 1500人 巡航速度 曲速8級 最高巡航速度 曲速9.9級 最高速度 曲速9.99級，續航24小時 武裝 12條相位陣列跑（改裝前） 16條相位陣列跑（改裝後） 1管高速量子魚雷發射器，備彈50發 3管前置、6管後置光子魚雷發射器，備彈300發 防禦 自動變頻偏導護盾系統，總容量5,377,500兆焦 艦長 讓-盧克·皮卡德上校（Cpt. Jean-Luc Picard） 數據上校（Cpt.Data）【B-4喚醒記憶後】 編劇羅納德·穆爾認為企業號-E的建造始於《星際迷航：下一代》的最後一季（2370年），並在進取號-D毀壞後被重新命名為「企業號」。非正史小說《Ship of the Line》則認為最初為此艦准備的名字是「奧諾利耳斯」（Honorius），而且初代企業號的輪機長蒙哥馬利·斯科特也參與了進取號-E引擎的設計。
背景：《星際迷航VII：日換星移》與《星際迷航VIII：第一類接觸》的共同編劇羅納德·穆爾認為企業號-E的建造始於《星際迷航：下一代》的最後一季（2370年），並在企業號-D毀壞後被重新命名為「企業號」。非正史小說《Ship of the Line》則認為最初為此艦准備的名字是「奧諾盧斯」（Honorius），而且一代企業號的輪機長蒙哥馬利·斯科特也參與了設計。
能力：一份設計者藍圖顯示企業號在《星際迷航X：復仇女神》中換上了《星際迷航IX：起義》里沒有的新式相位炮能源庫與魚雷發射器。在該圖還可以看到艦體的曲速引擎艙被輕微地向前移動了一點。由《星際迷航》的技術顧問邁克爾·奧田撰寫的《星際迷航：星艦圖集》（Star Trek: Ships of the Line）中寫道，進取號-E的最大速度是曲速9.985級。不過，這個能力還沒有在2011年的官方電影中出現。在電影中出現的最快速度是《星際迷航X：復仇女神》裡面的曲速8級。企業號-E還可以用艦橋上的「手搖駕駛桿」控制。它出現在《星際迷航IX：起義》里，由威廉·瑞克中校操作。 NCC-1701-F
注冊：聯邦星艦企業號（NCC-1701-F）
艦級：奧德賽級
服役：2409－？
艦長：未知（某安多利亞人）
企業號-F首次出現在《星際迷航》的配套大型網路游戲《星際迷航Online》中，並取代企業號-E成為25世紀星聯的旗艦，右圖中展示的是《星際迷航Online》中放出的概念圖。
NCC-1701-J
注冊：聯邦星艦企業號 (NCC-1701-J)
艦級：天體級
服役：26世紀年間
艦長：未知
在《星艦前傳》的一集「Azati主星」中，在時間旅行及一處場景中短暫出現。
企業號-J存在於一個可能版本的26世紀中，它的船員中包括了新地一族的成員。該船與其他聯邦星艦組成了一個艦隊，在Procyon Five的戰斗中抵抗球體建造者。船員丹尼爾將強納森·亞契從22世紀帶到26世紀，因此亞契目擊了這場戰斗。亞契在回到22世紀後便尋求與新地人攜手對抗早期的球體建造者。
企業號-J還出現在2005年的《星艦圖集》（Ships of the Line）日歷上，該日歷列出了《星際迷航》系列這些年來各種星艦的圖片，而在2006年出版的《星艦圖集》（Ships of the Line）一書中也是這樣。企業號-J還出現在《星際迷航雜志》（Star Trek Magazine）第一刊的《星艦圖集》（Ships of the Line）海報上。 NCC-1701-D（改建後）
注冊：聯邦星艦企業號 (NCC-1701-D)
艦級：銀河無畏級（Galaxy Dreadnought）
服役：2395年－？
艦長：威廉·瑞克
在《下一代》最終集「曲終人散」中的平行世界，企業號-D是完整無損的，並在2395年進行了大規模的改裝。
銀河級無畏艦是從銀河級的基礎上改進的強力戰艦，除了額外的一個曲速引擎，她還在脊背上裝備了兩門巨型相位炮發射器和隱形裝置。它也是唯一一艘裝備決斗型主炮的聯邦巡洋艦。
NCC-1701 (平行宇宙)
注冊：聯邦星艦企業號 (NCC-1701)
艦級：憲法級
服役：2245年－？
艦長：克里斯多夫·派克(Christopher Pike)、詹姆士·T·科克(James Tiberius Kirk)、斯波克(Spock)
在2009年 由J.J. Abrams執導/製作 的電影星際迷航(STAR TREK) 中，出現了另一艘編號為 NCC-1701 的星艦企業號，其外觀與之前影集及電影中出現的 NCC-1701 不同，艦橋內的陳設也先進許多，邏輯上的推測為同一部電影中羅慕倫人(Romulan)尼羅(Nero)領導來自未來的巨大船艦攻擊星艦開爾文號(U.S.S. KELVIN NCC-0514)的事件發生後，歷史被改變，或許也迫使星際聯邦為了因應將來可能面對如此強大的敵人，在星艦的設計上必須變得更為先進，才出現另一個版本的 NCC-1701 企業號。在這部電影中 NCC-1701 首航即被派往瓦肯星執行救援任務，首位艦長為 克里斯多夫·派克，在遭遇尼羅後派克艦長被迫前往敵艦前，將艦長職位交給年輕的斯波克，並且指定年輕的科克為副艦長(First Officer)，而科克則在來自未來的老年斯波克的建議下，故意引發年輕斯波克激烈的情緒反應，取代成為代理艦長，並且帶領企業號的組員擊退尼羅拯救地球。
⑸ 宇宙中會存在一個最小的距離尺度嗎
當我們考慮時空的概念時，我們通常將空間想像成三維的網格，這無疑是一種過度簡化的框架。但時空到底是離散還是連續的呢？是否存在一個最小的可能長度呢？
100多年前，物理學家普朗克（Max Planck）提出，引力常數G、普朗克常量?、真空中的光速 c 這三個常數可以組合得到普朗克長度。一旦超越普朗克長度的極限，我們現有的物理學定律都將失效。而量子引力理論則試圖在普朗克尺度附近，將廣義相對論與量子力學結合起來，從而准確地描述我們所在的宇宙。
如果要想了解宇宙是如何運作的，我們就必須從基本層面來進行研究。因為宏觀物體是由粒子組成的，而粒子只能在亞原子尺度上進行探測。為了研究宇宙的屬性，我們必須在盡可能小的尺度上觀察最小的構件。只有了解了它們在基本層面上的性質，我們才有可能了解它們如何組合起來創造出我們所熟悉的人類尺度的宇宙。
但是我們對小尺度宇宙的認識不能延伸到任意小的距離尺度。一旦小於10^-35米，即普朗克距離尺度，那麼傳統的物理定律就不再有意義。但為什麼一旦小於某個長度范圍，我們就不能給出任何有物理意義的結論呢？下面我們將回答這個問題。
量子引力試圖將愛因斯坦的廣義相對論與量子力學結合起來。經典引力的量子修正在圖中繪制為白色的圈圖。空間（或時間）本身是離散的還是連續的，引力是否是量子化的，我們所知的粒子是否是基本的，這些問題都還沒有定論。但如果我們想得到一個基本的萬物理論，那麼它必須包括量子化場。| 圖片來源：美國SLAC國家加速器實驗室
在足夠高的能量下，或者在足夠小的距離下，或者在足夠短的時間內，我們所知的物理定律會失效。我們用來進行量子計算的空間背景曲率是不可靠的，不確定性關系使得不確定性比我們所能做出的任何預測都要大。我們所知的物理學不再適用，這就是我們所說的「物理定律失效」的意思。
但也許還有一個辦法可以解決這個難題。有一個早已提出——實際上是從海森堡開始——的想法提供了一個解決方案：也許空間本身存在一個基本的最小長度。
沒有任何類型的物質、能量或曲率的平坦空間的一種表示。如果這個空間本質上是離散的，就意味著宇宙有一個最小長度。至少在理論上，我們應當能設計一個實驗來揭示這種特性。
當然，一個有限的最小長度自身就會產生一系列問題。在愛因斯坦的相對論中，你可以想像在任何地方放一把尺子，它應當會根據你相對它的移動速度而變短。如果空間是離散的，並且有一個最小長度，那麼不同的觀察者——也就是說，以不同速度移動的人們——彼此之間將會測量到不同的基本長度！
這有力地表明，存在一個「特權」參照系，在其中以某個速度穿過空間將有最大的可能長度，其他所有的都會短一些。這意味著我們現在認為是基本的一些東西，例如洛倫茲不變性或定域性，肯定是錯誤的。同樣，離散化的時間也給廣義相對論帶來了很大的問題。
不過，可能真有一種方法能測試是否存在一個最小長度。物理學家雅各布·貝肯斯坦（Jacob Bekenstein）在去世前三年提出了一個絕妙的實驗構想。如果讓一個光子穿過晶體，會使得晶體移動一點點。
由於光子的能量可以（連續）調節，而且與光子的動量相比，晶體的質量可以非常大，因此，我們可以檢測晶體是以離散的「步」移動還是連續移動。對於足夠低能量的光子，如果空間是量子化的，晶體要麼移動一個量子步，要麼完全不移動。
時空結構中，質量所導致的波紋和變形。然而，雖然在這個空間中發生了許多事情，但這個空間本身並不需要被分解成單個的量子。|圖片來源：Lionel Bret，歐洲引力天文台，EUROLIOS
目前還無法得知，在距離尺度小於 10^-35米的情況下會發生什麼，也無法得知，在時間尺度小於 10^-43秒的情況下會發生什麼。這些值是由支配我們宇宙的基本常數設定的。在廣義相對論和量子物理學的背景下，如果超越這些極限，從我們的方程中就只能得出毫無意義的結論。
也許引力的量子理論會揭示出在超越這些極限時宇宙的性質，也許關於時空本性的一些基本範式的轉變會向我們展示一條新的前進道路。然而，如果基於我們目前所知來進行計算，那麼在距離和時間上，就無法低於普朗克尺度。這方面可能會有一場革命，但目前還沒有跡象告訴我們革命會發生在哪裡。
⑹ 首張黑洞照片和與霍金、愛因斯坦、史瓦西等有什麼關系
霍金雖然在黑洞研究上做了許多探索，也取得不少科學界公認的成就，但第一張黑洞照片真得與霍金關系不大。
為什麼呢？下面我們就來討論一下。
1916年，史瓦西通過對《廣義相對論》引力場方程的研究，認為如果將大量物質集中在空中一點，其周圍就會產生奇異現象，即在質點周圍形成一個界面~“視界”，任何物質一旦進入了這個界面，就無法逃逸，連光也不例外。
史瓦西通過數學方程，得到了愛因斯坦引力場方程的真空解，這個解明確了質量與“視界”半徑的關系，後來人們把它叫做“史瓦西半徑”。
史瓦西半徑計算公式為：R=2GM/C
式中，R為史瓦西半徑值，單位米（m）；G為引力常量，取值6.67×10^-11N·m/kg；M為天體質量，單位千克（kg）；C為光速，單位米/秒（m/s）。
愛因斯坦和史瓦西都沒有對這種天體命名。一直到1969年，美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒在一次會議上，對這種天體使用了“黑洞”一詞，從此“黑洞”開始在全世界傳播，變成了這種天體的通用名詞。
黑洞從此“風靡”世界。
在黑洞研究方面，錢德拉塞卡、奧本海默、霍金等科學家也作出了很多貢獻。
1970年，美國“自由”號人造衛星觀測到了一個與其他射電源不同的天鵝座X-1，一個比太陽質量大30多倍的藍巨星，竟被一個重約10倍太陽質量的看不見物體牽引著，研究認為這個看不見物體就是黑洞，這被認為是人類發現的首個黑洞。
後來科學家們發現越來越多的黑洞，但都是只能通過引力現象和射電源探測到，卻看不見，難窺真容。
⑺ 單晶和多晶有圖片區別嗎
很多取向不同而機遇的單晶顆粒可以拼湊成多晶體. 也就是說多晶體是由單晶體組成的。
所謂單晶(monocrystal, monocrystalline, single crystal)，即結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成，整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。單晶整個晶格是連續的，具有重要的工業應用。由於熵效應導致了固體微觀結構的不理想，例如雜質，不均勻應變和晶體缺陷，有一定大小的理想單晶在自然界中是極為罕見的，而且也很難在實驗室中生產。另一方面，在自然界中，不理想的單晶可以非常巨大，例如已知一些礦物，如綠寶石，石膏，長石形成的晶體可達數米。
晶體簡介
晶體概念
自然界中物質的存在狀態有三種：氣態、液態、固態
固體又可分為兩種存在形式：晶體和非晶體
晶體是經過結晶過程而形成的具有規則的幾何外形的固體；晶體中原子或分子在空間按一定規律周期性重復的排列。
性質
均 勻 性： 晶體內部各個部分的宏觀性質是相同的。
各向異性： 晶體中不同的方向上具有不同的物理性質。
固定熔點： 晶體具有周期性結構，熔化時，各部分需要同樣的溫度。
規則外形： 理想環境中生長的晶體應為凸多邊形。
對 稱 性： 晶體的理想外形和晶體內部結構都具有特定的對稱性。
分類
對晶體的研究，固體物理學家從成健角度分為
離子晶體
原子晶體
分子晶體
金屬晶體
顯微學則從空間幾何上來分，有七大晶系，十四種布拉菲點陣，230種空間群，用拓撲學，群論知識去研究理解。可參考《晶體學中的對稱群》一書 （郭可信，王仁卉著）。
晶粒
晶粒是另外一個概念，首先提出這個概念的是凝固理論。從液態轉變為固態的過程首先要成核，然後生長，這個過程叫晶粒的成核長大。晶粒內分子、原子都是有規則地排列的，所以一個晶粒就是單晶。多個晶粒，每個晶粒的大小和形狀不同，而且取向也是凌亂的，沒有明顯的外形，也不表現各向異性，是多晶。英文晶粒用Grain表示，注意與Particle是有區別的。
有了晶粒，那麼晶粒大小（晶粒度），均勻程度，各個晶粒的取向關系都是很重要的組織（組織簡單說就是指固體微觀形貌特徵）參數。對於大多數的金屬材料，晶粒越細，材料性能（力學性能）越好，好比面團，顆粒粗的面團肯定不好成型，容易斷裂。所以很多冶金學家材料科學家一直在開發晶粒細化技術。
科學總是喜歡極端，看得越遠的鏡子叫望遠鏡；看得越細的鏡子叫顯微鏡。晶粒度也是這樣的，很小的晶粒度我們喜歡，很大的我們也喜歡。最初，顯微鏡倍數還不是很高的時候，能看到微米級的時候，覺得晶粒小的微米數量是非常小的了，而且這個時候材料的力學性能特別好。人們習慣把這種小尺度晶粒叫微晶。然而科學總是發展的，有一天人們發現如果晶粒度再小呢，材料性能變得不可思議了，什麼量子效應，隧道效應，超延展性等等很多小尺寸效應都出來了，這就是現在很熱的，熱得不得了的納米，晶粒度在1nm-100nm之間的晶粒我們叫納米晶。
准晶
准晶體的發現，是20世紀80年代晶體學研究中的一次突破。這是我們做電鏡的人的功勞。1984年底，D.Shechtman等人宣布，他們在急冷凝固的Al Mn合金中發現了具有五重旋轉對稱但並無平移周期性的合金相，在晶體學及相關的學術界引起了很大的震動。不久，這種無平移同期性但有位置序的晶體就被稱為准晶體。後來，郭先生一看，哇，我們這里有很多這種東西啊，抓緊分析，馬上寫文章，那段金屬固體原子像的APL,PRL多的不得了，基本上是這方面的內容。准晶因此也被D.Shechtman稱為「中國像」。
一般晶體不會有五次對稱，只有1，2，3，4，6次旋轉對稱。所以看到衍射斑點是五次對稱的，10對稱的啊，其他什麼的，可能就是准晶。
孿晶
英文叫twinning，孿晶其實是金屬塑性變形里的一個重要概念。孿生與滑移是兩種基本的形變機制。從微觀上看，晶體原子排列沿某一特定面鏡像對稱。那個面叫孿晶面。很多教科書有介紹。一般面心立方結構的金屬材料，滑移系多，易發生滑移，但是特定條件下也有孿生。加上面心立方結構層錯能高，不容易出現孿晶，曾經一段能夠在面心立方里發現孿晶也可以發很好的文章。前兩年，馬恩就因為在鋁裡面發現了孿晶，在科學雜志上發了篇論文。盧柯去年也因為在納米銅里做出了很多孿晶，既提高了銅的強度，又保持了銅良好導電性（通常這是一對矛盾），也在科學雜志上發了篇論文。
單晶制備方法
單晶生長制備方法大致可以分為氣相生長、溶液生長、水熱生長、熔鹽法、熔體法。最常見的技術有提拉法、坩堝下降法、區熔法、定向凝固法等；
目前除了眾多的實際工程應用方法外，藉助於計算機和數值計算方法的發展，也誕生了不同的晶體生長數值模擬方法。特別是生產前期的分析和優化大直徑單晶時[1] ，數值計算尤為重要。
一、揮發法
原理：依靠溶液的不斷揮發，使溶液由不飽和達到飽和過飽和狀態[2] 。
條件：固體能溶解於較易揮發的有機溶劑理論上，所有溶劑都可以，但一般選擇60～120℃[2] 。
注意：不同溶劑可能培養出的單晶結構不同方法：將固體溶解於所選有機溶劑，有時可採用加熱的辦法使固體完全溶解，冷卻至室溫或者再加溶劑使之不飽和，過濾，封口，靜置培養[2] 。
二、擴散法
原理：利用二種完全互溶的沸點相差較大的有機溶劑。固體易溶於高沸點的溶劑，難溶或不溶於低沸點溶劑。在密封容器中，使低沸點溶劑揮發進入高沸點溶劑中，降低固體的溶解度，從而析出晶核，生長成單晶。液體等。一般選難揮發的溶劑，如DMF,DMSO,甘油甚至離子[2] 。
條件：固體在難揮發的溶劑中溶解度較大或者很大，在易揮發溶劑中不溶或難溶。經驗：固體在難揮發溶劑中溶解度越大越好。培養時，固體在高沸點溶劑中必須達到飽和或接近過飽和[2] 。
方法：將固體加熱溶解於高沸點溶劑，接近飽和，放置於密封容器中，密封容器中放入易揮發溶劑，密封好，靜置培養[2] 。
三、溫差法
原理：利用固體在某一有機溶劑中的溶解度，隨溫度的變化，有很大的變化，使其在高溫下達到飽和或接近飽和，然後緩慢冷卻，析出晶核，生長成單晶。一般，水，DMF,DMSO,尤其是離子液體適用此方法。條件：溶解度隨溫度變化比較大。經驗：高溫中溶解度越大越好，完全溶解。推廣：建議大家考慮使用離子液體做溶劑，尤其是對多核或者難溶性的配合物[2] 。
四、接觸法
原理：如果配合物極易由二種或二種以上的物種合成，選擇性高且所形成的配合物很難找到溶劑溶解，則可使原料緩慢接觸，在接觸處形成晶核，再長大形成單晶。一般無機合成，快反應使用此方法[2] 。
方法：1.用U形管，可採用瓊脂降低離子擴散速度。2.用直管，可做成兩頭粗中間細。3.用緩慢滴加法或稀釋溶液法（對反應不很快的體系可採用）4.緩慢升溫度（對溫度有要求的體系適用）經驗：原料的濃度盡可能的降低，可以人為的設定濃度或比例。0.1g～0.5g的溶質量即可[2] 。
五、高壓釜法
原理：利用水熱或溶劑熱，在高溫高壓下，是體系經過一個析出晶核，生長成單晶的過程，因高溫高壓條件下，可發生許多不可預料的反應。方法：將原料按組合比例放入高壓釜中，選擇好溶劑，利用溶劑的沸點選擇體系的溫度，高壓釜密封好後放入烘箱中，調好溫度，反應1～4小時均可。然後，關閉烘箱，冷至室溫，打開反應釜，觀察情況按如下過程處理：1.沒有反應——重新組合比例，調節條件，包括換溶劑，調pH值，加入新組分等。2.反應但全是粉末，且粉末什麼都不溶解，首先從粉末中挑選單晶或晶體，若不成，A：改變條件，換配體或加入新的鹽，如季銨鹽，羧酸鹽等；B:破壞性實驗，設法使其反應變成新物質。3.部分固體，部分在溶液中:首先通過顏色或條件變化推斷兩部分的大致組分，是否相同組成，固體挑單晶，溶液揮發培養單晶，若組成不同固體按1或2的方法處理。4.全部為溶液——旋蒸得到固體，將固體提純,將主要組成純化，再根據特點接上述四種單晶培養方法培養單晶[2] 。
單晶和多晶區別
單晶硅和多晶硅的區別是，當熔融的單質硅凝固時,硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現在物理性質方面。例如在力學性質、電學性質等方面，多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶硅可算得上是世界上最純凈的物質了，一般的半導體器件要求硅的純度六個9以上。大規模集成電路的要求更高，硅的純度必須達到九個9。目前，人們已經能製造出純度為十二個9的單晶硅。單晶硅是電子計算機、自動控制系統等現代科學技術中不可缺少的基本材料[3] 。
多晶硅的生產工藝主要由高純石英（經高溫焦碳還原）→工業硅（酸洗）→硅粉（加HCL）→SiHCL3（經過粗餾精餾）→高純SiHCL3（和H2反應CVD工藝）→高純多晶硅[3] 。
市場優勢
統計數據顯示，2013年全球單晶裝機約8.5-9GW，佔全球光伏裝機的22%-23%，相比2012年佔比基本維持平穩。但是，如果不考慮中國市場主要使用多晶拉低了整體水平的因素，則單晶佔比超過30%，相比2012年25%左右的水平明顯提升。
日本和美國是支撐去年單晶需求的兩大主要市場。在日本，受益於高電價補貼政策，2013年光伏裝機大幅增長，全年裝機7.5GW，同比增長204%。其中，單晶裝機2.48GW，同比增長130.43%。美國方面，2013年實現裝機4.75GW，同比增長41.02%，單晶約占總裝機量的31%。
業內人士介紹，在分布式光伏發電上，使用單晶的優勢十分突出。「比如建相同功率的電站，單晶使用的電池片更少，這就降低了安裝、調試、配件等非組件成本。所以在非組件成本占整體電站成本比例高的地方，一般會選用單晶。比如日本，非組件成本比中國高兩倍，所以電站建造過程中主要目的是降低非組件成本，而不是組件成本。」上述電站投資人表示。
此外，由於分布式光伏電站都是建立在面積有限的屋頂，在單位面積上能夠發出更多的電將直接決定屋頂電站的收益，因此在單位面積上效率更高的單晶電池將更具有吸引力。
隨著去年國家有關分布式光伏發電上網補貼價格正式落地，分布式光伏發電的發展驟然升溫。
今年1月，國家能源局公布今年國內光伏新增裝機目標為14GW，其中分布式光伏電站為8GW、地面電站6GW，正式宣告我國分布式光伏發電應用的大規模啟動。
吳新雄日前在嘉興分布式光伏會議上表示，年初已將2014年新增備案規模下達到各地區，各地方要加大執行力度，力爭全年光伏發電新增並網容量達到13GW以上。
與此同時，今年政府持續出台了多項政策支持分布式光伏的發展，尤其是近期國家能源局發布的《關於進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》，將有望帶動國內分布式光伏發電的快速發展。
國內光伏終端市場主要以西部地區大型地面電站為主，存在大規模開發就地消納困難和電力長距離輸送損耗較高等問題，而中、東部地區發展分布式光伏發電，易於就地消納，且網購電價高、度電補貼需求低，應用推廣的經濟性更高，因此，大力推進分布式光伏發電是拓展國內光伏市場的有效途徑。
單晶數值模擬
工程背景：
1、提拉法[4]
2、定向凝固法[5]
3、區熔法[6]
涉及到的問題：
1、傳熱、傳質、湍流、熱輻射等[7] ；
2、准穩態、動態問題；
3、存在急劇擴散、粘性、輻射、熱邊界層問題；
4、缺陷預測等[8] ；
數學模型：
熱流和摻雜物的輸運由動量守恆、能量守恆和質量守恆方程描述。
提拉法數值模擬
⑻ 科學家們如何證明暗物質的存在
此時悟空在天上一刻不停得找尋暗物質，但是在上個世紀的很長一段時間里，人們並沒能成果證明暗物質的存在。常說，「眼見為實」，那麼科學家為什麼認為不可見的暗物質是存在的呢？
來自兩大領域的證據
自茨威基二十世紀30年代發現並命名「暗物質」後，直到二十世紀70年代，證明暗物質存在的研究才真正取得進展。為什麼在長達四十年的時間里，暗物質研究都沒有進展呢？
當時，天文學家剛剛意識到星系是由恆星組成的巨型集合體。茨威基觀測後發座星系團時，對愛因斯坦理論的驗證剛剛起步，首次宇宙測量正在進行，核物理學家剛剛開始發展解釋大爆炸和超新星的理論。星系復雜而遙遠，暗物質問題沒有立即引起天文學家的關注，也不足為奇。
二十世紀70年代早期，技術、天文學和粒子物理的進步為暗物質研究奠定了基礎。廣義相對論和核物理在關於早期宇宙的大爆炸理論中「攜手」，更大的望遠鏡和更精準靈敏的光探測器提升了天文觀測的速度和質量，微型計算機的降價使從事物理和天文研究的機構有能力購進用於天文計算的高性能計算機。各領域的進步都為拉開暗物質綜合研究的序幕做好了准備。不久，兩個重要的研究「應運而生」，來自計算機模擬和天文學觀測的證據再次證明宇宙中存在暗物質。
1973年，供職於普林斯頓大學的天文學家歐斯垂克（Jeremiah Ostriker）和皮伯斯（James Peebles）使用數值模擬研究星系演化。他們應用多體數值模擬（N-body simulation）將300個質點編入計算機程序，以此代表一個星系中圍繞中心點轉動的恆星群。在他們模擬的星系中，靠近中心處的質點較多，邊緣處的質點較少。模擬運行時，程序通過牛頓定律計算每對質點之間的引力，顯示出質點在短時間內如何運動。通過多次計算，歐斯垂克和皮伯斯能夠「追蹤」星系中所有質點在長時間內的運動情況。
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⑼ 量子隱形衣的原理
隱身衣即是具有隱身效果的「衣服」，穿上它的物體將無法被肉眼、雷達等觀察或探測到。
人能看到物體，是由於物體會將照射到表面的光線分散開，反射到人的眼睛裡。而隱身衣的原理正是減少光線的反射，同時又要減少物體的影子。隱身衣的製作材料能夠吸收特定的光線，造成物體只有反射出微弱的光，而人的肉眼無法感受較微弱的光線，這就造成了物體像不存在一樣。
加拿大「超隱形生物科技」公司在接受美國有線新聞網采訪時，首次宣布了他們這一令人難以置信的「隱形外衣」發明。據該公司的CEO蓋伊·克萊默聲稱，「隱形外衣」的正式名稱為「量子隱形偽裝面料」，是該公司經過多年秘密研究後的高科技成果——這種神奇面料能使周圍光線彎曲，從而使被它覆蓋的人處於完全隱身狀態！ 出於保密原因，「超隱形生物科技」公司拒絕向媒體提供「隱形面料」實際樣品的應用效果，只在其官方網站上發布了幾張通過電腦軟體PS出來的「模擬效果圖」。從這些「模擬效果圖」來看，這一「隱形面料」的隱身效果可謂驚人——當一名女子蓋著它趴在枯草地上時，它的表面也變成了枯草，和周圍融為一體；而當這名女子分別站在走廊牆壁、灌木前時，「隱形面料」的表面又逼真地變成了牆壁和灌木圖案，令該女子的身體神奇地消失！