□ 編譯 / 謝 懿

多重宇宙：科學(xué)還是科幻？

□ 編譯 / 謝 懿

一些稀奇古怪的想法驅(qū)使著理論家們相信平行宇宙的存在。

坐穩(wěn)了，接下去我們將開啟一次超越我們所在宇宙的旅行，去往宇宙平行的維度。我們不僅會(huì)探討當(dāng)今流行的多重宇宙——我們的宇宙只不過(guò)是無(wú)數(shù)宇宙中的一個(gè)，我們還會(huì)看到為什么有一些物理學(xué)家把這一想法看作是對(duì)科學(xué)的挑戰(zhàn)。

幾乎沒有科學(xué)家會(huì)否認(rèn)，有很多的東西其實(shí)位于宇宙視界之外，超出了我們能看到的范圍。從最遠(yuǎn)可見天體所發(fā)出的光需花130億年的時(shí)間才能抵達(dá)我們，而現(xiàn)在這些天體則位于約400億光年之外。沒有任何理由天體僅存在于這個(gè)可見的邊界之內(nèi)。此外，有強(qiáng)有力的證據(jù)表明空間在大尺度上是平直的，這意味著宇宙的絕大部分都必定位于視界之外，那里的天體所發(fā)出的光還來(lái)不及抵達(dá)地球。事實(shí)上，許多宇宙學(xué)家認(rèn)為，整個(gè)宇宙的大小也許是無(wú)窮的，因而包含有無(wú)窮多個(gè)天體。（我們稍后再回到這個(gè)“無(wú)限”上來(lái)。）

由于我們永遠(yuǎn)無(wú)法看到那些光線還沒有抵達(dá)地球的天體，我們可以把它們統(tǒng)統(tǒng)劃歸為另一個(gè)宇宙。從邏輯上講，這個(gè)宇宙與我們的宇宙有著相同的物理學(xué)定律。這就是最簡(jiǎn)單的多重宇宙。如果你把我們的宇宙定義為我們所能看到的一切，那么平行宇宙理應(yīng)是存在的。

當(dāng)我們接受這些數(shù)量巨大的星系、恒星和行星是不可知的之后，其實(shí)沒有什么特別奇怪的。有人直接稱這一巨大的區(qū)域?yàn)椤捌溆嗟挠钪妗被蛘摺坝钪娴钠溆嗖糠帧薄５览砗芎?jiǎn)單：存在著他們和我們。幾乎所有的天文學(xué)家都同意這一觀點(diǎn)。

現(xiàn)代多重宇宙

然而，當(dāng)我們考察主要的多重宇宙假說(shuō)時(shí)，事情就變得有爭(zhēng)議且徹頭徹尾的怪異。有著諸多科學(xué)名人的捧場(chǎng)和媒體的助推，這些假說(shuō)在最近十年內(nèi)風(fēng)頭正勁。

1979年，最初的暴漲理論問世，它認(rèn)為宇宙在其最早的瞬間發(fā)生了高速膨脹。作為對(duì)這個(gè)想法的拓展，提出了混沌暴脹。

它認(rèn)為，隨著宇宙在規(guī)模和尺度上永遠(yuǎn)地瘋狂膨脹，在空間中不同的暴脹部分都會(huì)有新的空間形成。它們每個(gè)都屬于同一個(gè)宇宙，但由于膨脹的速度非常大，其中的居民永遠(yuǎn)不會(huì)知道在這個(gè)宇宙的其他地方發(fā)生了什么。在其中的某些地方，物理學(xué)定律可以完全不同。因此，可以說(shuō)，我們的宇宙就是一個(gè)多重宇宙——一個(gè)巨大且在永遠(yuǎn)膨脹的宇宙，包含許許多多有著不同物理學(xué)定律的“宇宙泡”。

我們的宇宙就是這些宇宙泡中的某一個(gè)，但不存在能穿過(guò)宇宙泡與宇宙泡之間的地帶，進(jìn)入另一個(gè)宇宙泡。因此，我們有著無(wú)窮多個(gè)獨(dú)立的宇宙。

有著不同物理學(xué)定律的眾多“宇宙泡”。

弦理論的雜音

根據(jù)量子力學(xué)的解釋，多重宇宙則來(lái)自對(duì)微觀世界的多重世界解釋。

另一種多重宇宙則來(lái)自弦理論。最初，理論家們認(rèn)為微小的弦和額外的維度有望來(lái)解釋四種基本作用力——引力、電磁、強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力——和粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。

但它并沒有成功。除了額外維度至今沒有找到確鑿的證據(jù)之外，弦理論并不能預(yù)言我們的宇宙，也不能解釋于1998年所發(fā)現(xiàn)的宇宙加速膨脹。因此，有越來(lái)越多的人視它為一個(gè)失敗的理論。但它確實(shí)“預(yù)言”了10的500次方個(gè)現(xiàn)實(shí)。這一自身的模糊性使得弦理論變得毫無(wú)用處。

另一個(gè)極為不同的多重宇宙則來(lái)自于量子理論的多重世界解釋。

80多年來(lái)，我們已經(jīng)知道，觀測(cè)行動(dòng)會(huì)改變實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。但為什么呢？此外，當(dāng)一個(gè)電子來(lái)到一個(gè)岔路口，為什么它會(huì)走這條路而不是另一條？

多重世界解釋認(rèn)為，自然界中的每一個(gè)選擇都會(huì)創(chuàng)造出一個(gè)獨(dú)立的宇宙，隨后它們每一個(gè)都會(huì)與其他的脫離開，各自繼續(xù)演化。如果你在一個(gè)路口向左轉(zhuǎn)而不是向右轉(zhuǎn)，那另一個(gè)“你”就會(huì)向右轉(zhuǎn)。一個(gè)全新的宇宙將會(huì)繼續(xù)，永久地烙有這一現(xiàn)實(shí)。除了你所知道的宇宙之外，你永遠(yuǎn)也不會(huì)知曉其他的宇宙。這對(duì)于在其他宇宙中做出其他的選擇的“你”來(lái)說(shuō)亦是如此。

各自獨(dú)立的宇宙會(huì)不斷萌發(fā)，多重世界意義下的多重宇宙數(shù)目會(huì)持續(xù)飆升。

文化尋根與文化沖撞緊密結(jié)合，一個(gè)人在異域文化中試圖尋找著與自身文化的相似點(diǎn)，包括歷史、起源和文化特征，這也是自我尋找和自我反思的過(guò)程。

數(shù)學(xué)使之真實(shí)

由此，你擁有了數(shù)學(xué)上的宇宙假說(shuō)，也被稱為終極集合。這個(gè)多重宇宙包含了數(shù)學(xué)上可能的一切。有一些科學(xué)家支持這一觀點(diǎn)，他們認(rèn)為數(shù)學(xué)是宇宙真實(shí)性的基礎(chǔ)，而非人類思維的工具。這種觀點(diǎn)進(jìn)一步認(rèn)為，在數(shù)學(xué)上可以發(fā)生的任何事情都會(huì)在各自獨(dú)立的宇宙中發(fā)生。

人擇原理為多重宇宙增添了更多的合理性。人擇原理提出，盡管從很多方面來(lái)看我們的宇宙是簡(jiǎn)單的，但它所包含的幾十個(gè)物理學(xué)常數(shù)其特定的數(shù)值卻使得生命能得以在其中繁衍生息。如果掌控電磁力強(qiáng)度的精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)有微小的變化，或者是強(qiáng)相互作用力抑或引力的強(qiáng)度略有調(diào)整，那么在我們這個(gè)宇宙中就有可能不會(huì)形成原子和恒星，進(jìn)而也就沒有生命。我們的宇宙是一個(gè)為生命而精準(zhǔn)調(diào)校過(guò)的宇宙，科學(xué)家們必然問這到底是為什么。

通過(guò)主張無(wú)數(shù)其他隨機(jī)宇宙的存在，且這些宇宙中的絕大多數(shù)所具有的物理屬性不適宜生命，多重宇宙的倡導(dǎo)者們認(rèn)為，從總體來(lái)看，我們的宇宙其實(shí)并沒有什么特別的。在多重宇宙的景觀中包含所有各式各樣的宇宙，而我們只是碰巧位于那個(gè)能承載生命的宇宙中而已。通過(guò)這種方式可以讓我們這個(gè)看似不平凡的宇宙變得“平凡”。

還有一些其他的多重宇宙假說(shuō)，不過(guò)基本想法都是類似的。它的要點(diǎn)就是把整個(gè)宇宙描繪成一個(gè)遠(yuǎn)超我們所能想象、更宏大且包含所有可能性的實(shí)體。

無(wú)限個(gè)你

說(shuō)到“宏大”，讓我們回到有關(guān)“無(wú)限”這個(gè)問題上來(lái)，它是多重宇宙模型的重要特征。如果真是這樣，那么在另一個(gè)與我們幾乎完全一模一樣的宇宙中肯定會(huì)存在著另一個(gè)地球，在那個(gè)地球上肯定還有另一個(gè)“你”。畢竟，無(wú)限意味著沒有限制。多重宇宙理論會(huì)給出這樣的結(jié)論：任何可能發(fā)生的都會(huì)發(fā)生，并且它會(huì)發(fā)生無(wú)數(shù)次。

所以，另一個(gè)“你”所穿的襪子上也會(huì)和你的襪子一樣有一個(gè)小洞。另一個(gè)“你”所養(yǎng)的寵物貓，也會(huì)長(zhǎng)著和你的寵物貓相同的花紋。無(wú)限也意味著和你完全相同的副本絕不會(huì)僅僅只有一個(gè)。事實(shí)上，會(huì)有無(wú)限多個(gè)完全一樣的你。此外，還會(huì)有無(wú)限多個(gè)有著相反性格的你。所有人都無(wú)一例外。

是不是感覺有點(diǎn)不對(duì)勁兒？有意思的是，在物理學(xué)家中近來(lái)出現(xiàn)一股反對(duì)無(wú)限論的浪潮。2014年，有物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家在《自然》雜志上撰寫社論，提醒高歌猛進(jìn)的宇宙學(xué)家們銘記已故著名數(shù)學(xué)家希爾伯特的警告，他們指出：“雖然在數(shù)學(xué)中需要無(wú)窮大，但它并不存在于物理宇宙中?！?/p>

不過(guò)，多重宇宙假說(shuō)的極力反對(duì)之聲遠(yuǎn)超其內(nèi)在的數(shù)學(xué)。批評(píng)者認(rèn)為，這些假說(shuō)是無(wú)法證偽的，因此和哲學(xué)沒有什么區(qū)別，和說(shuō)是“上帝所為”如出一轍。而“科學(xué)”這一稱謂只能授予一個(gè)可以被檢驗(yàn)的理論。

宇宙歷史的示意圖，先后經(jīng)歷了大爆炸、暴漲和膨脹階段。版權(quán)：PLANCK COLLABORATION。

更有早期暴脹的倡導(dǎo)者認(rèn)為，多重宇宙這樣的想法應(yīng)該退休了。這是很強(qiáng)的批評(píng)。那么，我們真的應(yīng)該摒棄整個(gè)多重宇宙的概念嗎？很多批評(píng)者都會(huì)提到的一個(gè)重要問題是，多重宇宙模型并不能預(yù)測(cè)任何事情，因此它們?cè)试S一切事情。此外，有許多人相信，多重宇宙理論的提出主要是為了試圖挽救失敗的假說(shuō)，例如弦理論。

科學(xué)之所以有用是因?yàn)樗芙忉尣㈩A(yù)言事情為什么會(huì)是這樣而不是其他的樣子。一個(gè)包容任何事情的理論是無(wú)用的，因?yàn)樗荒芘懦魏蔚目赡苄?；它同時(shí)也是毫無(wú)價(jià)值的，因?yàn)樗鼰o(wú)法接收生死考驗(yàn)。

不過(guò)，“平行宇宙”仍是科幻的主要題材。相比于理論物理學(xué)和天文學(xué)中的絕大多數(shù)內(nèi)容，更為公眾所熟知。電視科教片一直鐘愛多重宇宙的想法，通常會(huì)讓它的擁護(hù)者走上銀幕闡述一些推測(cè)性的證據(jù)。

2014年出現(xiàn)了迄今最有說(shuō)服力的支持多重宇宙的天體物理學(xué)證據(jù)，成了世界各地的頭版頭條。

陰云密布的證據(jù)

它來(lái)自一個(gè)位于南極的實(shí)驗(yàn)，被稱為BICEP2。然而，戲劇性且令人驚訝的是，在短短數(shù)月之內(nèi)，這一發(fā)現(xiàn)就被指出存在問題。出錯(cuò)的不是測(cè)量結(jié)果，而是對(duì)它的解釋。全球各大媒體的標(biāo)題是“首次驗(yàn)證引力波”、“暴脹——宇宙早期的超高速膨脹——理論得到佐證”。現(xiàn)在認(rèn)為，這些觀測(cè)結(jié)果，即便不是全部，至少也是絕大部分，是由我們銀河系中的塵埃顆粒所導(dǎo)致的。

在BICEP2的結(jié)果被推翻之前，它被一些多重宇宙的鐵桿擁護(hù)者視為支持混沌暴脹模型的證據(jù)，而這個(gè)模型則被當(dāng)作支持平行宇宙的證據(jù)。批評(píng)者們則把矛頭直指這其中毫無(wú)根據(jù)的假設(shè)推理環(huán)節(jié)。有人不斷地問，為什么多重宇宙的想法似乎總能免受科學(xué)嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的審視，游離在純粹猜想的道路之上。

其實(shí)，只要允許投機(jī)性的宇宙學(xué)模型存在，那現(xiàn)實(shí)就有可能位于和多重宇宙完全相反的方向之上——我們自己所在的宇宙也是簡(jiǎn)單的，不需要這些五花八門的想法。

位于南極的BICEP2望遠(yuǎn)鏡。版權(quán)：BICEP2 COLLABO--RATION。

諸如巴門尼德和芝諾這樣的古希臘思想家最早提出，宇宙（或“存在”）是一個(gè)未分化的實(shí)體。通過(guò)這個(gè)解釋，在我們身邊不會(huì)發(fā)生單獨(dú)的事件。相反，宇宙本身才是一個(gè)單一事件。在幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，這一基本統(tǒng)一性的觀點(diǎn)出現(xiàn)在了幾乎所有的文明中，一些現(xiàn)代量子理論對(duì)它也表示支持，但它與多重宇宙相對(duì)立。

底線似乎是，雖然“多重宇宙”是一種思想上的延伸，也有其可能性，但它也可能是毫無(wú)意義的，對(duì)解釋我們可觀測(cè)宇宙的性質(zhì)來(lái)說(shuō)甚至是有害的。與此同時(shí)，關(guān)于是否有任何觀測(cè)能證否多重宇宙模型——這決定著它是否屬于科學(xué)的范疇之內(nèi)——亦爭(zhēng)論不休。

2012年，有宇宙學(xué)家提出，多重宇宙的證據(jù)可能來(lái)自我們膨脹的宇宙與相鄰宇宙之間潛在的碰撞。這一碰撞會(huì)在宇宙微波背景輻射——大爆炸的殘余輻射——中產(chǎn)生額外的溫度變化模式，有朝一日尖端的望遠(yuǎn)鏡興許可以探測(cè)到它。許多人認(rèn)為這是尋找支持多重宇宙證據(jù)最有希望的途徑。當(dāng)然，還提出了其他的方法來(lái)檢驗(yàn)多重宇宙模型，它們都基于數(shù)學(xué)上的分析。不過(guò)，由于這些方案都是試探性的，因此必須謹(jǐn)慎小心地對(duì)待。

支持者的觀點(diǎn)是，平行宇宙并不是一種理論，而是某些可檢驗(yàn)理論的預(yù)言，例如宇宙暴脹。這就是為什么它們不僅在科幻小說(shuō)中有討論，但也越來(lái)越多地出現(xiàn)在學(xué)術(shù)會(huì)議上。

有人提出多重宇宙間的碰撞會(huì)在宇宙微波背景輻射中留下可以探測(cè)的印跡。版權(quán)：PLANCK COLLABORATION。

甚至都不算錯(cuò)誤？

值得注意的是，就算是研究人員也在使用模棱兩可的語(yǔ)言來(lái)描述即使是最合理的多重宇宙模型。終有一天會(huì)探測(cè)到某些理論的證據(jù)，是否可以認(rèn)為是“可以被檢驗(yàn)”？這樣的模糊性是否能被稱為科學(xué)？鑒于目前對(duì)多重宇宙的癡情，對(duì)于它的堅(jiān)決反對(duì)者也應(yīng)該有一個(gè)公平的評(píng)價(jià)?；ヂ?lián)網(wǎng)上有一個(gè)公眾博客，名為“甚至都不算錯(cuò)誤”，旨在批評(píng)多重宇宙的觀點(diǎn)。

這一博客的博主寫道：“在20世紀(jì)，物理學(xué)家取得了巨大的成功，建立起了強(qiáng)大的基本理論。但在過(guò)去40年里，卻舉步維艱，進(jìn)展甚微。不幸的是，一些著名的理論物理學(xué)家們現(xiàn)在基本上已經(jīng)放棄，決定采取一種簡(jiǎn)單的方式。于是，多重宇宙被引入，作為一條通用卻又不可檢驗(yàn)的“捷徑”。他們?cè)试S像弦理論這樣的與一切都相容的想法存在，而不是拋棄這些空洞的理論。令人沮喪的是，物理學(xué)可能就終結(jié)于此。但愿這一潮流來(lái)得快，去得也快。發(fā)現(xiàn)更好、更深刻的物理學(xué)定律確實(shí)極具挑戰(zhàn)性，但只要不去一味地推銷“此題無(wú)解”，它仍在我們?nèi)祟惖哪芰Ψ秶畠?nèi)?！?/p>

這是相當(dāng)激烈的言辭。如果我們關(guān)心物理學(xué)，就要把多重宇宙拉下馬。

當(dāng)然，如果無(wú)限的多重宇宙確實(shí)存在，那么一定會(huì)有另一個(gè)“甚至都不算錯(cuò)誤”的博客正說(shuō)著完全相反的觀點(diǎn)。

（責(zé)任編輯 張長(zhǎng)喜）