平行宇宙是指从某个宇宙中分离出来，与原宇宙平行存在着的既相似又不同的其他宇宙。
在这些宇宙中，也有和我们的宇宙以相同的条件诞生的宇宙，还有可能存在着和人类居住的星球相同的、或是具有相同历史的行星，也可能存在着跟人类完全相同的人。
同时，在这些不同的宇宙里，事物的发展会有不同的结果：在我们的宇宙中已经灭绝的物种在另一个宇宙中可能正在不断进化，生生不息。
平行作用力的平行宇宙，对立人类的万有引力星球宇宙，平行作用力既不重合，也不相交，可谓“井水不犯河水”，导致纯基本粒子宇宙，与人类的万有引力宇宙纯星球刚好对立。
有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻，它们可能处于同一空间体系，平行作用力平行运动，就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车；它们有可能处于同一时间体系，但空间体系不同，就好像同时行驶在立交桥上下两层通道中的小汽车。
平行宇宙的概念，并不是因为时间旅行悖论提出来的，它是来自量子力学，因为量子力学有一个不确定性，就是量子的不确定性。平行宇宙概念的提出，得益于现代量子力学的科学发现。
在20世纪50年代，有的物理学家在观察量子的时候，发现每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物质都是由量子组成，所以这些科学家推测既然每个量子都有不同的状态，那么宇宙也有可能并不只是一个，而是由多个类似的宇宙组成。
从20世纪20年代起，许多物理学家都认为量子力学中，微观粒子的状态用波函数（Wave function）来描述。当微观粒子处于某一状态时，它的力学量（如坐标、动量、角动量、能量等）一般不具有确定的数值，而具有一系列可能值，每个可能值以一定的概率出现（宏观物体处于某一状态时，它的力学量具有确定的数值）。
也就是说，微观粒子的运动具有不确定性和概率性，波函数就能描述微观粒子在空间分布的概率。
物理学中着名的“单电子双缝干涉”实验正是微观粒子运动不确定性和随机性的体现。
在这个实验中，单电子通过双缝后竟然发生了干涉。
在经典力学看来，电子在同一时刻只能通过一条缝，它不可能同时通过两条缝并发生干涉；而根据量子力学，电子的运动状态是以波函数形式存在，电子有可能在同一时刻既通过这条狭缝，又通过那条狭缝，并发生干涉。
但是，当科学家试图通过仪器测定电子究竟通过了哪条缝时，永远只会在其中的一处发现电子。两个仪器也不会同时侦测到电子，电子每次只能通过一条狭缝。
这看起来好像是测量者的观测行为改变了电子的运动状态，这种反常的现象又作何解释呢，物理学家尼尔斯·玻尔提出了着名的“哥本哈根解释”：当人们未观测时，电子在两条缝位置都有存在的概率；但是，一旦被测量了。
比如说测得该电子在左缝位置，电子有了准确的位置，它在该点的概率为1，其他点的概率为0。也就是说，该电子的波函数在被测量的瞬间“塌缩”到了该点。
玻尔把观察者及其意识引入了量子力学，使其与微观粒子的运动状态发生关系。但观察者和“塌缩”的解释并不十分清晰和令人信服，也受到了很多科学家的质疑。
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