多元宇宙有多真實？

是否存在另一個你，正在讀著這篇完全相同的文章呢？這很難說。

一張關(guān)于多元宇宙的藝術(shù)家圖解

想象一下：乘坐火箭離開地球，離開太陽系，離開我們所在的銀河系。突破可觀測宇宙的邊緣，將宇宙拋在身后（這似乎是不可能的，因為你必須以大于光速的速度前行，但在這里將和我一起變成現(xiàn)實）。

現(xiàn)在你在這深不可測的空間游弋了億萬年，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)了另一個宇宙，里面有另一個銀河系，還有另一個太陽系，另一個地球……還有另外一個你，坐在那里讀這篇文章。

這就是多元宇宙，它可能是對定義宇宙起源的物理理論的自然預測，也可能不是。正如新研究顯示的那樣，這很難說。

古老的宇宙

宇宙學家基本上認為，當我們的宇宙非常年輕時——不到萬億分之一秒——它簡直瘋了。在最微小的一瞬間（即萬億分之一秒），宇宙變得非常非常大。

究竟有多大？這很難準確說清楚，因為這個概念是高度假設(shè)的，但“比你想象的要大得多”應該足夠了。這一事件的大多數(shù)模型，稱之為膨脹，要求一個比可觀測宇宙體積至少大10倍的宇宙。由于可觀測到的空間已經(jīng)有900億光年寬了，這意味著我們宇宙的真正范圍是如此巨大，幾乎難以理解。

大爆炸后宇宙膨脹的一幅示意圖

圖片來源：馬克·加利克/科學圖片庫 蓋蒂圖片社供圖

膨脹解決了標準大爆炸宇宙學（一種描述宇宙起源的模型）中的許多問題，比如宇宙中彼此相距甚遠的區(qū)域具有大致相同的溫度。根據(jù)通貨膨脹理論，在通貨膨脹把它們撕裂之前，這些地區(qū)曾經(jīng)舒適得多，互相了解得很好。根據(jù)膨脹理論，在膨脹將這些地區(qū)撕裂之前，它們曾經(jīng)非常溫暖，彼此也很了解。

膨脹的另一個潛在后果是：可能無法停止。確實，它可能永遠無法停止。我們稱之為“永久膨脹”，這一觀點描述了宇宙如何在最大尺度上可能總是在膨脹的，只有微小的口袋被擠壓掉，變成像我們自己一樣的正常、穩(wěn)重的小塊。每個被擠壓掉的宇宙島會被一個巨大的虛無海灣隔開，島嶼彼此飛離的速度比光速還要快（因為這就是膨脹的作用）。

這些嵌入在更大的“多元宇宙”中的宇宙島，永遠不會相遇，也永遠無法彼此交流。事實上，要找到它們存在的直接證據(jù)是不可能的。

膨脹還是不膨脹

如果沒有直接證據(jù)，我們可以至少對多元宇宙是否可能存在做出一個有根據(jù)的猜測嗎？如果我們只是一個巨大浴缸里的一個氣泡，浴缸里充滿了膨脹速度快于光速的泡沫，那我們怎么能搞清楚這一切？

第一步是測試膨脹。關(guān)于這個，目前還沒有定論，但有一些證據(jù)表明，在早期宇宙中發(fā)生了類似膨脹的事情。宇宙微波背景的波動，或者我們宇宙在38萬歲時開始冷卻時釋放的光，其模式與發(fā)生膨脹時你所看到的相匹配。沒有其他關(guān)于早期宇宙的理論與這種光的模式相匹配。

所以這很好。但“膨脹”并不是一個單一理論，它更像是一類理論。不同的模型假設(shè)了這一事件的不同物理特性、驅(qū)動因素、原因和效應。由于所有這些理論都建立在早期宇宙極端物理的假設(shè)模型之上，因此現(xiàn)在判斷哪種理論（如果有的話）是正確的還為時過早。

物理學家懷疑永恒的膨脹是普遍存在的，這意味著是大多數(shù)（如果不是全部的話）膨脹模型的結(jié)果。因此，根據(jù)這個懷疑，如果膨脹是正確的，那么永恒膨脹也同樣可能是正確的，多元宇宙可能是真實的。

判斷多元宇宙

不用說，多元宇宙的存在是一顆相當大、難以下咽的藥丸。如果永恒膨脹是正確的，那么就不是只有一個宇宙，或者很多宇宙，而是無數(shù)個小型宇宙。每一個宇宙都支持自己的物理定律和粒子排列。因此，如果排列物質(zhì)和能量的方式是有限的--你可以構(gòu)建宇宙的方式只有這么多--那么一個無限多元宇宙需要相同物理狀態(tài)的重復拷貝，即使物理構(gòu)型的任何特定組合都是極其罕見的。

這意味著在有限（但非常遙遠）距離上有一個你的拷貝。另一份副本，還有另一個，還有另一個。無數(shù)個你在做著同樣的事情。

但我們只能說，如果永恒膨脹確實是普遍的（也就是說，即使不是所有膨脹模型，也是大多數(shù)膨脹模型的共同特征），那么多元宇宙是可能存在的，這正是一個物理學家團隊在最近一篇論文中所宣稱的，該論文發(fā)表在預印本數(shù)據(jù)庫arXiv上，并提交給了《宇宙學和天體粒子物理學雜志》。他們通過研磨機放置大量膨脹模型，改變模型類型和模型參數(shù)，計算哪些模型是一步到位的，哪些模型導致了永恒膨脹和多元宇宙。

首先，他們發(fā)現(xiàn)永恒膨脹并不像最初想象的那樣普遍。他們對為什么宇宙學家會認為永恒膨脹是普遍現(xiàn)象的解釋是因為那些早期宇宙學家只研究了一組有限的模型。他們發(fā)現(xiàn)許多可行的膨脹模型（這里的“可行”是指它們與觀察結(jié)果沒有明顯矛盾）并沒有導致一個永恒膨脹的情形。

然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，衡量像永恒膨脹這類事物的“共同性”是很困難的，因為我們并沒有深刻理解膨脹模型以及它們是如何工作的。他們認為，不可能用一個單一答案來回答一般性的問題，因為我們還要學習太多有關(guān)膨脹物理學的知識。

所以，是否還存在另一個你在外面，讀著這篇完全相同的文章呢？科學告訴你：這很難說。

BY: Paul Sutter

FY: 陸偉

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