多重宇宙存在的可能性有多大?

北京時間12月17日消息,據國外媒體報道,假設你搭乘一艘火箭從地球出發,漸漸地越飛越遠,離開太陽系,離開銀河系……最終突破可觀測宇宙的邊界,將我們的宇宙拋在身後(雖然這在現實中是不可能的,因為這艘火箭必須超越光速,但我們在這裡暫時不考慮這一點)。

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現在你已經穿越了無邊無際的虛空,結果來到了另一個宇宙,裡面有另一個銀河系、另一個太陽系、另一個地球……還有另一個你正坐在電腦前,閱讀着這篇文章。

這就是多重宇宙。這一概念也許預測了決定宇宙開端的物理理論,也許不然。而一項最新研究顯示,這真的很難說。

龐大而古老的宇宙

大多數宇宙學家都相信,在宇宙剛剛形成的一瞬間,它的體積還只有一丁點大。但就在瞬息之間,宇宙突然急劇膨脹,體積增大了無數倍。

宇宙究竟有多大,我們恐怕難以說清,因為這一概念很大程度上還只是猜測而已,但完全可以說“比你想象的大得多”。宇宙暴脹模型認為,宇宙的實際大小至少為可觀測部分的1052倍。既然可觀測宇宙的直徑已經足有900億光年,這意味着宇宙的真實範圍已經大到了我們難以理解的程度。

暴脹理論解決了標準大爆炸宇宙學中存在的許多問題,例如宇宙中不同區域可能相距甚遠、但溫度卻幾乎完全相同。根據暴脹理論,這些區域曾一度緊緊地擠成一團,直至被宇宙暴脹強行分開。

暴脹還有另一種可能的結果:宇宙暴脹也許還沒有結束。事實上,這一進程或許永遠都沒有結束之日。該理論叫做“永恆暴脹說”,認為宇宙在大尺度上將永遠持續膨脹下去,只有其中的小塊區域可以保持正常、平靜的生活,就像我們自己的宇宙一樣。每個孤島般的宇宙之間都由無垠的虛空隔開,以超過光速的速度遠離彼此(因為暴脹的速度的確快於光速)。

這些鑲嵌在“多重宇宙”中的孤島宇宙永遠不會遇見彼此,也永遠無法相互交流。事實上,我們甚至不可能找到它們存在的直接證據。

暴脹,還是不暴脹?

雖然沒有直接證據,但我們能否合理猜測一下多重宇宙是否存在呢?如果我們只是一個巨大浴缸中的一朵小小的泡沫,周圍的泡沫都在以比光速還快的速度遠離我們,我們又要如何才能弄清這一點呢?

首先,我們要對宇宙暴脹進行驗證。雖然科學家暫未達成定論,但的確有證據證明,早期宇宙中發生過某種類似暴脹的事件。假如暴脹真的發生過,我們如今從宇宙微波背景波動中觀測到的規律也的確與之吻合。除了暴脹理論之外,沒有任何針對早期宇宙的理論能做到這一點。

不過,宇宙暴脹並不是一條單獨的理論,而更像是“一類”理論。不同的模型會針對這起事件假定不同的物理法則、不同的驅動因素、不同的起因和不同的效果。由於這些理論全都基於早期宇宙的假想模型,要想判斷其中哪些為真,目前還為時尚早。

物理學家猜想,永恆暴脹可能是一種比較普適性的情況,絕大多數暴脹模型發展到最後,都可能走向這一結果。按這種猜想推演下去,假如宇宙暴脹理論正確,那麼永恆暴脹理論可能也正確,這就意味着,多重宇宙也許真的存在。

判斷多重宇宙

不用說,多重宇宙的存在着實令人一時間難以消化。如果永恆暴脹理論是對的,那就不僅僅存在一個宇宙、或者很多個宇宙,而是無限個宇宙。每個宇宙也許都有自己的物理定律和粒子排列。因此,如果物質和能量的分佈方式是有限的(畢竟構建一個宇宙的方法就那麼多),那麼在無限多個多重宇宙中,總會出現重複的物理情境。

這就意味着,在某個極其遙遠的地方,還生活着另一個你;另一個地方又有另一個你……此時此刻,可能有無限多個你正在做着完全相同的事情。

但我們只能說,如果永恆暴脹的確具有普適性(即適用於絕大多數暴脹模型),那麼多重宇宙就有可能存在。一支物理學家團隊在最近的一篇論文中發表了這一觀點,他們對多種暴脹模型開展了考察,分析不同模型的類型和參數,最終數出哪些是“一次性買賣”,哪些則會朝永恆暴脹和多重宇宙的結局發展。

而他們的結論是:情況很複雜。

首先,他們發現永恆暴脹並沒有剛開始認為的那樣普遍。他們認為,宇宙學家之所以認為永恆暴脹具有普適性,是因為其研究的模型數量有限。他們發現,許多看似可行(即與觀測結果沒有明顯矛盾)的暴脹模型最終都不會發展成永恆暴脹。

但研究人員也發現,由於我們對暴脹模型及其作用機制還不甚了解,我們甚至難以考量永恆暴脹的“普遍性”究竟有多高。他們認為,這個問題的答案無法一言以蔽之,還需要對暴脹展開更多研究才行。

那麼,在某個遙遠的地方,究竟有沒有另一個你正在閱讀同樣的一篇文章呢?科學告訴我們:這很難說。(葉子)

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