07月09, 2016

平行宇宙是什么(四)

平行宇宙是什么(一)介绍了百衲被多重宇宙和暴涨多重宇宙。

平行宇宙是什么(二)介绍了膜的多重宇宙和循环多重宇宙。

平行宇宙是什么(三)介绍了景观多重宇宙和量子多重宇宙。

接下来继续学(zhuang)习(bi)。

全息多重宇宙

这是我最看不懂的一种平行宇宙,但还是尽我所能讲清楚。

全息,如果说成全息投影可能更好理解。全息原理认为,我们所经历的一切,都可以等价地描述为远处一个薄薄的曲面上发生的运动。

不过要注意的是,现在非常火的VR、AR等概念,跟全息投影可不是一回事,虽然它们都可以给我们展示非常真实的场景,但是技术原理可是不一样的。全息投影使用特殊的拍摄技术,将物体的所有三维特征都记录在一张全息照片上,然后播放的时候再还原回来。

全息投影技术(front-projected holographic display)也称虚拟成像技术,是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻像,还可以使幻像与表演者产生互动,一起完成表演,产生令人震撼的演出效果。 已展示实现的全息投影技术一共分为以下三种: 空气投影和交互技术激光束投射实体的3D影像360度全息显示屏。 ——参考自百度百科,全息投影词条

如果你觉得还是没有概念,可以想想钢铁侠的实验室,或者看看2015年羊年春晚,李宇春的《蜀绣》初音未来全息演唱会

钢铁侠中的全息投影技术

全息投影就介绍这么多,下面再介绍几个相关定理。

,是衡量系统无序度的值,也是信息量的度量。给定任何一个系统,在不改变宏观的总体特征的前提下,计算其组分有多少种不同的排列方式,得出的结果就是系统的熵。排列方式越多,熵就越大,系统就越无序。系统的不确定性越大,系统的信息量就越大。

热力学第二定律指出,随着时间的推移,鼓励系统整体的熵总是增加的。

黑洞,是质量足够大的物质被压缩到一个足够小的体积而产生的天体。根据万有引力定律,黑洞存在一个边界,在这个边界范围以内,连光子都无法逃脱黑洞的引力,因此形成了“黑”洞,这个范围就是黑洞的视界。需要注意,我们都有所耳闻的,在宇宙空间中漆黑的空洞,其实是黑洞视界,穿过视界以后,其中心才是真正的黑洞。

黑洞

物质在进入黑洞视界以后,最终将被黑洞中心吞噬。而黑洞吞噬了物质以后,体积将会变大。但是黑洞内部是高度有序的,因为进入到黑洞视界的物质,无论多么杂乱无章,都会在黑洞的中心被压缩成致密有序的排列。

那么当热力学第二定律遇到黑洞时难道就失效了吗?难道我们找到了一种能够降低系统的整体熵的方法——把物质扔到黑洞里,系统的无序度看似就永远消失了,因为任何物体都无法从黑洞中逃逸出来。

如果真是这样的话,热力学第二定律就无法应用到整个宇宙的范围上了,因为我们知道宇宙中存在大量的黑洞,银河系的中心就是一个巨大的黑洞。

但是后来霍金发现,黑洞遵循一个古怪的规律:所有黑洞表面积的总和会随着时间的推移而增加(或者说,半径的平方随时间而增加)。霍金用“表面积”来指代黑洞视界的面积。而要求某个物理量持续增加的规律寥寥无几,这使得科学家们将这个结果和热力学第二定律联系起来。

但是此时这个观点还没有人当真。直到霍金证明了黑洞是有温度的。黑洞会发射出辐射,这些辐射在黑洞的附近具有巨大的能量,而当辐射摆脱黑洞的引力传播到远处的时候,则已经“筋疲力尽”了,所以在我们看来,黑洞的温度极低,甚至低于大爆炸留下来的宇宙背景辐射。不过,不论这个温度有多低,我们都知道,有温度的物体都具有熵。

因此,科学家们认为,黑洞的熵(信息)存储在它的视界上。这样一来,黑洞就不会破坏热力学第二定律了。

霍金还指出,我们可以将黑洞的视界划分为很多大小一样的网格单元,它们的边长为普朗克长度。他通过计算证明,黑洞的熵,恰好就等于覆盖整个视界所必需的网格单元个数,也就是以普朗克长度的平方为度量单位时所得到的黑洞表面积大小。从信息的角度来说,意味着每一个这样的格子似乎都隐含着一个比特(信息的单位)的信息。

从视界的定义我们知道,视界不过是对一个空间范围的描述,怎么能够存储信息呢?要理解这一点先来设想这样的场景:一个人(A)正在黑洞视界的边缘向黑洞掉落,另一个人(B)在远离黑洞的地方用望远镜观察A。对于A来说,他无法感知到自己正在穿越黑洞视界,因为他整个人是处于完全失重的状态下的,没有参照物能帮助他了解这一点。直到他撞击到黑洞的中心以前,他都以为自己只是在宇宙中漂浮。而对于B而言则不同,在他看来,A慢慢的进入到了黑洞中,融入了黑洞视界,从此就消失了,包括组成A的所有物质,以及A所携带的所有信息,都消失了,只不过引起黑洞稍微膨胀一点点而已。

我们知道,这两者观察的是同一个事件,只是对这一事件的不同方面进行了不同的描述。虽然B认为,A所包含的信息量都消失了,但是A则明确的知道这种说法并不正确。在A看来并不存在的黑洞视界,在B的眼中却是真实存在的,有一些真实的物体覆盖其上。由于黑洞本身的性质(任何信息都无法从黑洞中传出来),对于在黑洞外面的我们来说,无法知道A的想法,只能认为,A所包含的所有信息都留在了黑洞视界上,也就是说:信息存储在了黑洞视界上。

现在来考虑这种情况,我们往一个固定大小的空间里填充物质,以提高空间里的信息量。因为无论是移动硬盘或是一朵花,任何物质都包含信息,我们可以将它们都塞进这个空间,直到达到临界点。此时,该区域的物质已经饱和了,也许再加入一粒沙子,它就会突然变成一片黑暗,成为黑洞。而黑洞的大小取决于它的质量,如果要再通过增加物质来提高黑洞的信息量,黑洞的体积必然不断增大,这跟我们设定的条件相违。

这样,我们就得到了一个重要的结论:某个空间区域所能包含的信息量,不管以什么物质和什么形式存储都必定小于同等范围的黑洞所含的信息量,也就是该区域的表面积(以普朗克长度的平方为度量单位)。

由于“信息存储于表面”,结合前面所述的假设和推理,于是我们推导出了全息原理:在任何特定区域中,既然描述物理现象所需要的所有信息都可以编码为在其边界上的数据,我们有理由相信这些物理过程其实都发生在那个边界上。我们熟悉的三维现实世界也许可以比作那些遥远的二维物理过程的投影,就好比一开始介绍的全息投影。我们把这两者称作全息的平行宇宙。好吧,这里叫多重宇宙有点牵强,不过可以参考下图,因为没理由认为我们就是唯一的投影。

全息多重宇宙

(我知道你已经晕了,因为我自己也晕了。。。请原谅我理解力和表达力有限,如果想更好的理解全息多重宇宙,还是请看《隐藏的世界》)

To Be Continue...

平行宇宙是什么(五)(完结):介绍虚拟多重宇宙和终极多重宇宙。

转载注明出处:十个雨点

本文链接:http://www.siki.space/post/hidden_universe_4.html

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