（图片来源：孩子：ASTRONOMY: WILLIAM ZUBACK）

　　系紧安全带。我们就要离开我们的宇宙，进入平行的时空探索一番。我们不仅将要探讨时下流行的多重宇宙理论——理论学家认为我们的宇宙只不过是无限时空中的沧海一粟；还将看看为什么有些物理学家视这些理论为科学的威胁。

　　很少有科学家质疑宇宙的视界（我们所能看到的最远的地方）之外还存在着许多物质。最远的天体——目前距离我们400亿光年远的星系——发出的光需要130多亿年的时间才能传播到地球。没有理由认为，在那个目力所及的最远边界仅仅是不再有星系。更何况，强有力的证据表明，在大尺度上看，时空是平坦的。这意味着，宇宙的广大部分位于视界之外，只不过那里的物质以光的速度退行着。实际上，许多宇宙学家认为，包罗万象的宇宙可能无边无际，因此，也会生出无穷多个星系。（我们稍后将回来讨论“无穷”这个话题。）

　　对于那些自身发出的光永远传不到地球的天体，我们永远也无法看到它们。因此，我们可以把那一部分宇宙视为一个独立的宇宙。从逻辑上讲，那个宇宙与我们的宇宙遵循同样的物理定律。这是最简单的多重宇宙论。美国麻省理工学院（简称MIT）著名的物理学家Max Tegmark说：“如果把宇宙定义为我们能看到的所有东西，我就敢下大赌注说，平行宇宙一定存在。”

　　宇宙中有许许多多星系、恒星和行星，我们是永远无法知晓它们的存在的。在坦然接受了这一点后，多重宇宙听上去也就不那么古怪了。有些人只是简单地把那片广阔的“宇宙的其余部分”贴上多重宇宙的标签。理由很简单：既有他们，也有我们。几乎所有的天文学家对此都没有异议。

　　由左至右：暴涨：我们的宇 宙加速膨胀；辐射与物质形成；辐射与物质退藕：暗物质结团，形成宇宙网状结构；辐射与物质分离：质子与电子结合成原子。光子在空间中自由穿行，成为宇宙微 波背景辐射。黑暗时期：原子感受到宇宙暗物质网状结构的引力作用。第一批恒星形成：在网状结构的节点（密度最高的地方）上形成恒星和星系；星系演化；今天的宇宙。（图片来源：ASTRONOMY: ROEN KELLY, AFTER ESA; 星系图像：NASA/ESA/HUBBLE HERITAGE (STScl/AURA)）

　　现代多重宇宙论

　　但是，当我们深究几个主要的多重宇宙论时，有争议的和诡异的东西就冒出来了。十多年来，它们引起了大家的关注和兴趣。这些理论的胜出者都是类似史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）、Michio Kaku、Brian Greene和Tegmark这样的著名理论学家与科学明星。

现代多重宇宙论

　　1979年，MIT的Alan Guth首先提出暴涨理论，描述我们的宇宙在诞生伊始如何飞快地膨胀。后来，Guth也支持斯坦福大学的理论学家Andrei Linde提出的修订版暴涨理论——混沌暴涨。

　　该理论认为，在宇宙无休止地疯狂膨胀时，各式各样的暴涨空间也随之出现。虽然每个空间都置身于同一个宇宙里面，但它们的膨胀速度过快，以至于生活在其中的人们永远也无法知道另一个空间的情况。“有些空间的物理定律也许与我们的不同，”Linde说。“因此，可以说，我们的宇宙实际上成了一个多重宇宙——一个囊括了形形色色’宇宙’的、巨大的、不停增长的分形结构体。”

　　没有人能够在这些宇宙泡泡（我们的宇宙就是其中一个泡泡）之间穿梭往来。因此，独立的宇宙有无穷多个。

　　2014年，凭借他们的暴涨研究工作，Guth、Linde与同为创始人的Alexei Starobinsky分享了科维理天体物理学奖（Kavli Prize）的一百万奖金，甚至还得到了美国总统奥巴马的接见。

　　不和谐的弦

　　另一种多重宇宙论与弦论有关。理论学家把微小的弦与多维空间假说联系在一起，原本是为了解释四种基本相互作用力——引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用——和粒子物理标准模型。

　　这个理论没有取得成功。除了缺乏多维空间存在的证据，该理论既没有预言宇宙的产生，也无法解释宇宙为何加速膨胀。因此，相信它的人越来越少。但是，它的确“预言”出存在10的500次方种不同物质世界的可能性。这个预言本身就带有一种模模糊糊的无用性。

　　弦论与多世界诠释

　　还有一种十分与众不同的多重宇宙论——基于量子理论的多世界诠释（简称MWI）。

　　早在80多年前，科学家们就已知道观测行为可以改变实验的结果。究竟为什么会如此呢？或者进一步说，当一个电子遇到岔路口时，它为什么选择走这条路，而不是另外一条呢？

　　MWI理论——少数派理论中的主流理论——认为，每一个自然的选择都会产生一个独立的宇宙。这个宇宙与其它宇宙彼此分隔，并且一直分隔下去。如果你在岔路口选择向左、而不是向右转，就会产生另一个向右转的“你”。这个全新的宇宙会永远铭记这一点。除了自身所在的这个宇宙，你永远意识不到其它宇宙的存在。对其他的“你”来说，也是如此。

　　甚至，当一片叶子落在这里、而不是几英寸远的那里时，也会有独立的宇宙随之产生。因此，许多个世界里的多重宇宙的数目疯狂地增加着。

　　数学让理论真实

　　接下来，让我们看看数学宇宙假说（mathematical universe hypothesis）。这个理论也被称为终极体系。这个多重宇宙包括了数学上的所有可能。该理论得到了像Tegmark这样，认为数学绝不是人类的概念工具，而是宇宙的基本所在的人的拥护。按照这个观点，所有数学上成立的事物，在其自身所在的独立宇宙中也都确实会发生。

　　完美的方程，数学模型

　　人择原理则为多重宇宙的存在提供了更多依据。这个理论认为，虽然我们的宇宙在许多方面看都很简单，却也包含了数十个对生命的存在至关重要的物理常数。如果控制电磁力强度的精细结构常数值稍有不同，又或者强相互作用、或者引力的强度稍稍减弱，便不会有原子，也就不会有恒星，生命的形成更无从谈起。我们的宇宙是一个经过精细微调、有利于生命形成的宇宙。对此，科学一定会问一句为什么。

　　是否存在无穷多个随机宇宙，并且其中的绝大多数都没有生命形成？通过论证这个问题，多重宇宙论的拥护者们可以说，“看见没有？从整体看，并没有什么特别的事发生。多重宇宙囊括了各式各样的宇宙，我们恰好生活在其中一个有利于生命形成的宇宙中。”这个说法让我们这个与众不同的宇宙看起来也不那么特别了。

　　还有其它许多种多重宇宙论，不过，想必你也已经明白大致是怎么一回事了。这些理论都激动人心，因为它们揭示出各种惊人的可能性，使整个宇宙看起来比我们认为的要广阔多了。

　　无穷多个你

　　说到“广袤无垠”，让我们回过头来再谈谈“无穷”这个概念，它在多重宇宙论中居于显著的地位。如果多重宇宙真的存在，那么，肯定存在着与我们的宇宙类似的另一个宇宙，在其中一个“地球”上生活着另外一个”你”。毕竟，无穷意味着没有止境。Guth坚持认为，多重宇宙论会导致这样的结论：“任何能发生的事都会发生——而且还会发生无穷多次”。

　　因此，存在着另外一个“你”，和你一样，穿同样的袜子参加舞会，其中一只袜子还破了一个洞。同你一样，那个“你”也养了一只猫，连猫身上的花纹都同你的猫一模一样。无穷意味着，与你一样补过龋齿的“你”不止一个。你的拷贝多得数也数不清。同时，也存在着无穷多与你个性完全相反的“你”。他们之中没有一个人像你一样不及时清洗水池里的脏杯子。

　　感觉有点不对劲？令人欣慰的是，科学界最近又兴起了一股“反无穷”的趋势。去年，两位著名的理论学家——数学家George Ellis和物理学家Joseph Silk在《自然》杂志上写了一篇社论，提醒宇宙学家留意数学家David Hilbert（已于1943年去世）的警告。两位科学家认为，“虽然数学需要无穷，在实际的宇宙中无穷却没有立足之地。”

　　总之，无论多重宇宙论是基于弦论、暴涨理论、还是高维空间的膜碰撞假说（我们的宇宙会与另一个宇宙撞在一起），它在数学上自洽不代表它就成立。因为，数学可以背离物理实际。在公元前450年，古希腊哲学家芝诺用他那著名的“阿基里斯和乌龟赛跑”的悖论展示了这一点。

　　尽管如此，多重宇宙假说招来的反对远远超过数学上的支持。批评者认为，这些理论不可证伪，因此，与哲学思辨无法区分开，比说这都是“上帝的安排”好不到哪里去。去年12月，Ellis和Silk这样写道：“只有能被检验的学说才能被称为是科学。”

　　更有甚者，去年，美国普林斯顿大学爱因斯坦讲席教授、暴涨理论的支持者Paul Steinhardt在《Edge》杂志中如此写道：“认为我们生活在多重宇宙中，空间中任一区域的物理定律和性质都不尽相同的观点应该退休了。”

　　这话说得真不客气。不过，我们真的要对所有的多重宇宙论都弃之不理吗？许多批评者都提到，这个模型存在一个严重的问题，那就是它没有预测任何事，因此，任何事都能发生。不仅如此，Steinhardt还相信多重宇宙论是为了挽救失败的科学假说（比如弦论）而提出的。

　　“只有在能够解释、预测事物为什么这样、而不是那样时，科学才是有用的，”他写道。”囊括一切的理论毫无用处，也毫无意义，因为它既无法排除任何可能性，又不能用非成即败的测试来检验。”

　　然而，“平行宇宙”却是科幻小说的主题。同理论物理学家和天文学家相比，大众更加容易接受这个概念。科普节目仍旧钟爱多重宇宙，常把理论的提出者请到演播室，在屏幕上大谈特谈假定的证据。

　　2014年，支持多重宇宙论的、最令人信服的天体物理学证据出现了。这个消息一时间登上了全世界媒体的头版头条。

　　似有还无的证据

　　这个证据来自于南极大陆上一个名为BICEP2的实验。然而，富于戏剧性的是，不过短短数月，大家就不相信它了。原来，不是实验出了错，而是对观测结果的解释错了。这个曾经占据全球媒体头版头条、被称为首次证实暴涨时期引力波的证据，如今被认为是——即使不是全部、也是绝大部分——由银河系里的尘埃产生的。

　　天文学家认为，宇宙暴涨产生的引力波在微波背景辐射里留下了涡旋纹样。但是，后续的观测却指出，这些纹样是星系里的尘埃产生的。（图片来源：ASTRONOMY: ROEN KELLY, AFTER BICEP2）

　　在被否定之前，BICEP2的结果被一些多重宇宙论的拥趸拿来支持混沌暴涨模型。这个模型也被当做平行宇宙存在的证据。批评者对他们描述的一系列无根据的假设大加斥责。一些人一直追问：为什么多重宇宙论总是跳脱科学惯常的严格标准，在纯属揣测的一侧自行其是。

　　事实上，既然有这种纯理论性的宇宙模型存在，也就可能存在现实与多重宇宙完全背离的情况。也就是说，我们的宇宙本身就是简单的，而不是多样的。

　　在最先提出“宇宙（物质实在）是单一、无差别的整体”的那批人里，不乏巴门尼德和芝渃这样的古希腊先哲。根据这种解释，在我们周围没有独立的事发生。宇宙本身就是一个事件。在各个历史时期的各种文明里，都出现过这种基本的、一体的观点的身影。它部分地得到了现代量子理论的支持，与多重宇宙论截然对立。

　　看起来，关键的问题是，虽然“多重宇宙”是思维延伸的产物，也是有可能存在的，但在解释可见宇宙的性质时可能毫无意义，甚至适得其反。与此同时，对于是否存在能够证明多重宇宙模型错误（把它们逐出科学界）的观测证据，人们也争论不休。

　　在2012年的一期《新闻周刊》的封面故事里，美国哥伦比亚大学的宇宙学家Brian Greene写道：“我们膨胀的宇宙有可能与邻近宇宙发生碰撞，这可以作为支持多重宇宙论的证据。这样的宇宙级“撞车事件”将在微波背景辐射（宇宙大爆炸的余晖）中形成另一种温度起伏图样。高性能的望远镜有朝一日也许能够探测到它。许多人认为这是寻找支持多重宇宙论的证据的最有希望的办法。诚然希望不大，但还是有办法来检验多重宇宙论的。这反映了该理论源自于细致的数学分析。尽管如此，这个提议无疑是尝试性的，所以，我们必须保持合理的怀疑态度，审慎地给出解释。”

　　Tegmark赞同说：“平行宇宙不是理论，而是某种理论的预测。这种理论（例如宇宙暴涨理论）能否被检验还不确定。这就是它们不仅出现在科幻小说中，也越来越多地在学术会议上被提到的原因所在了。”

　　无关对错？

　　值得注意的是，即使在描述最可信的多重宇宙模型时，资深的学者们仍在说模棱两可的话。对于某些“能否被验证还有争议”的理论，我们也许总有一天会找到证据。

　　不过，如此模糊不清的东西能被称为是科学吗？

　　看看大家现在对多重宇宙论醉心不已，或许，我们还是最好听听著名的怀疑论者是怎么说的。美国哥伦比亚大学的数学物理学家Peter Woit撰写了著名的多重宇宙批判博客——无关对错，说起话来毫不留情。

　　“在20世纪，物理学家提出了强大的、引人瞩目的基本理论，并且取得了巨大的成功，”他解释说，“但在过去40年，他们却身陷困境，进展甚微。不幸的是，一些著名的理论学家现在基本上放弃了，决定找一条简单的路走。多重宇宙论应运而生，既是万能的，又没法被检验。他们没有抛弃像弦论这样的理论学说，而是把它们转变成空泛的、适合于万事万物的理论。如果物理研究以此为止境，那真太让人失望了。尽管如此，我仍然希望这只是一时流行的狂热，很快会消亡。对物理定律进行更好、更深入的理解十分难，但作为人类，我们有这个能力，只要我们不把过多精力花在那些对任何问题都给不出解答的理论上。”

　　哇哦，这话说得真冲。如果我们在意物理学的发展，我们早就应该抛掉多重宇宙论。

　　当然，如果无穷无尽的多重宇宙真的存在，就会有另一些“Woit”说完全相反的话了。

　　注：除特别注明，本文所有图片来自ASTRONOMY: ROEN KELLY。