问题

宇宙里会存在两颗一模一样的星球么?

回答
这个问题很有趣,也触及了宇宙的浩瀚与我们对“一样”这个词的理解的边界。要回答“宇宙里会存在两颗一模一样的星球吗?”,我们需要先厘清一些关键概念,并结合我们目前对宇宙的认知进行一番推敲。

“一模一样”到底意味着什么?

首先,我们要明确,这里的“一模一样”是指完全相同,从微观的原子构成到宏观的大小、质量、轨道、地质构造、大气成分,甚至是否有生命存在以及生命的形式,是否还包括历史进程的每一个细节?

如果我们将“一模一样”定义为物理参数上绝对一致,那么答案在很大程度上会倾向于极不可能,甚至可以说是几乎不可能。为什么这么说呢?

宇宙的“独特性”来源

1. 量子涨落与随机性: 宇宙的诞生本身就充满了量子涨落,这些微小的随机波动决定了物质最初的分布和宇宙演化的许多细节。即使是看似相同的起始条件,最终也会因为这些微小的差异而走向不同的路径。想象一下,两个一模一样的骰子,你掷出去它们的结果也永远不会是完全一样的。宇宙的尺度下,这种随机性更加放大。

2. 星云坍缩与物质分布的不均: 行星的形成源于星际尘埃和气体组成的星云在引力作用下的坍缩。即使是两个在同一片星云中形成的行星,它们周围的物质分布、吸积速率、以及其他行星的引力扰动都会存在细微的差别。这些差别会直接影响到它们的质量、大小、化学成分甚至自转速度。

3. 恒星的影响: 围绕恒星运行的行星,其形成和演化过程与恒星的性质密切相关。例如,恒星的质量、光度和化学成分都会影响到行星的温度、大气层以及光合作用等关键因素。即使两颗恒星看起来很相似,它们在演化过程中也会有细微的差异,这些差异又会传递给它们的行星。

4. 轨道动力学与碰撞事件: 行星的轨道并不是绝对稳定的,它们会受到其他行星、恒星甚至遥远天体的引力影响。长时间的演化过程中,这些微小的轨道扰动可能会累积,导致行星之间发生更剧烈的相互作用。此外,小行星、彗星等天体的撞击也会彻底改变行星的地质构造、大气成分甚至生命的进程。宇宙中每一次的撞击事件都是独一无二的。

5. 地质与大气演化的复杂性: 即使两颗行星在形成之初拥有几乎相同的物质构成和轨道,它们的地质活动(如火山喷发、板块运动)和大气演化过程也极其复杂且高度依赖于内部和外部的各种因素。内部放射性元素的衰变速率、地核的冷却速度、甚至早期生命活动的微妙差异,都可能在漫长的岁月中导致它们变得截然不同。

“相似”星球的可能性

然而,如果我们将“一模一样”的定义放宽一些,例如“在关键物理参数上高度相似”,那么可能性就会大大增加。

类地行星的出现: 我们已经发现了许多系外行星,其中一些被认为是“类地行星”,它们的大小、质量、与恒星的距离都与地球有相似之处,可能位于恒星的“宜居带”内,理论上可能存在液态水。
统计学上的巧合: 宇宙如此之大,拥有数以万亿计的星系,每个星系又包含数以千亿计的恒星,而围绕这些恒星又可能运行着更多的行星。在如此庞大的样本空间中,出现一些在关键参数上高度相似的行星,从统计学上讲是有可能发生的。
规律性的表现: 物理定律在宇宙中是普适的。这意味着相似的物理条件和过程可能会导致相似的结果。例如,如果两颗行星拥有相似的大气成分和地质构造,它们的大气环流模式和天气系统可能会表现出一定的相似性。

是否存在“复制”的宇宙?

更进一步,在一些宇宙学模型中,例如“永恒暴胀理论”的某些版本,认为宇宙可能是一个多重宇宙的一部分,存在着无数个宇宙。在这些不同的宇宙中,物理常数、粒子种类甚至物理定律本身都可能有所不同。但即便如此,如果存在一些“平行的宇宙”拥有与我们宇宙相似的初始条件和演化过程,理论上,在这些平行的宇宙中,存在着与我们的地球极其相似甚至难以区分的星球,也并非完全没有可能。但这种概念已经超出了我们目前的观测能力。

总结一下:

从绝对意义上的“一模一样”,即从微观粒子到宏观演化过程的每一个细节都完全相同,这样的星球在宇宙中极不可能存在。宇宙的演化充满了随机性和复杂性,每一次形成过程的细微差异都会导致最终结果的不同。

但是,在“高度相似”的意义上,例如在大小、质量、轨道、大气成分以及潜在的生命存在条件等方面与我们的地球非常相似的行星,随着我们对宇宙探索的深入,发现的概率是存在的,而且从统计学上讲,随着宇宙样本的不断扩大,出现一些看起来非常像的行星并非不可能。

所以,与其说存在“一模一样”的星球,不如说存在着无数拥有“似曾相识”特征的星球,它们可能在某些方面让我们惊叹于宇宙的相似性,但在细节之处,它们终究是宇宙这场浩瀚而独一无二的演出中,属于自己的、不可复制的篇章。

网友意见

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题目这命题是暂时无法证伪的,但不同意目前最高赞的 @咱能不起名了吗 的回答中的论证。

我不知道那个回答中所引用的文章是不是 @万维钢 写的,但里面的主要论点是有问题的。文章中所道:“只要 Ω 等于或者小于1,宇宙空间就无法闭合,就是无限大的。一个平直而又没有边界的空间只可能无限大。这是错误的。空间曲率为零不是空间无限大的充分条件,平直空间是否无限大还取决于它的拓扑(topology)。这是cosmic topology所研究的问题。在宇宙学FLRW标准模型中,曲率为零的时空的整体的拓扑可以是 ,这种拓扑所对应的就是有限无界的平直空间的情况

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