宇宙只有一個(gè)，感覺(jué)很孤單嗎？不要緊，最新的宇宙發(fā)現(xiàn)表明，我們的宇宙外面很有可能還有其他的宇宙。
宇宙不只一個(gè)，這個(gè)觀點(diǎn)就是多元宇宙。
多元宇宙這個(gè)概念，提出來(lái)已經(jīng)有很長(zhǎng)的時(shí)間了。在近代,它是一個(gè)引發(fā)了自然科學(xué)、哲學(xué)等許多學(xué)科深入思辨的問(wèn)題，而且它也是科幻作品所熱衷的話題。不過(guò)，問(wèn)題是,誰(shuí)能證明宇宙不只一個(gè)?
最新的、最令人激動(dòng)的理論發(fā)現(xiàn)，宇宙在早期曾經(jīng)發(fā)生過(guò)暴脹，這個(gè)暴脹理論就不可避免地會(huì)推導(dǎo)出“宇宙不只一個(gè)”這種結(jié)論。
為什么說(shuō)暴脹理論就意味著多元宇宙的存在呢？
大爆炸之后更加急速的暴脹
暴脹理論有許多種不同的版本，我們這里通過(guò)介紹美籍俄裔物理學(xué)家安德烈·林德所提出的暴脹模型，來(lái)說(shuō)明為什么暴脹蘊(yùn)含著多元宇宙這種思想。林德指出，在大爆炸后很短時(shí)間內(nèi)，宇宙空間繼續(xù)發(fā)生更加急速的膨脹，膨脹速度遠(yuǎn)超過(guò)光速。暴脹之后，宇宙雖然還會(huì)繼續(xù)膨脹，但速度則低很多。
暴脹理論提出來(lái)之后，林德發(fā)現(xiàn)，如果把這個(gè)理論與最新的粒子物理學(xué)結(jié)合起來(lái)，暴脹理論是行不通的。因?yàn)槿绻霈F(xiàn)暴脹，必須滿足極為苛刻的條件，例如需要極高的能量。但在大爆炸后很短時(shí)間內(nèi)是很難具備這些條件的。不過(guò)，他很快找到了一個(gè)解決方案。在宇宙暴脹之前，宇宙是十分小的，比亞原子粒子的萬(wàn)億分之一還小。根據(jù)量子理論，在這個(gè)極小的尺度下，時(shí)空如同充滿了沸騰的、混亂的“量子泡沫”，而且在這尺寸下的時(shí)間和空間的經(jīng)典概念不復(fù)存在。在這樣的量子泡沫中，能量起伏跌宕，某些區(qū)域內(nèi)的能量可能會(huì)具有更多的能量，達(dá)到某個(gè)臨界值，就會(huì)觸發(fā)暴脹。所以說(shuō)，并不需要特殊的條件，即可在這量子泡沫中暴脹出一個(gè)宇宙。就像洗衣盆里的泡沫一樣，有的很小，有的卻漲得很大。
當(dāng)初林德把這個(gè)觀點(diǎn)稱為混亂暴脹理論。當(dāng)時(shí)許多同行給了他白眼，不過(guò)林德不僅堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，而且繼續(xù)優(yōu)化了自己的理論。
暴脹中產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)宇宙
根據(jù)林德的暴脹理論，量子泡沫的某些區(qū)域發(fā)生暴脹時(shí)，所包含的能量會(huì)隨著膨脹逐漸稀釋。稀釋到一定程度，暴脹就會(huì)停止下來(lái)——我們所能觀測(cè)到的宇宙就是這么形成的。同樣，在別的地方也會(huì)發(fā)生暴脹，形成別的宇宙。即使在已形成的宇宙中，并不是所有的地方的能量都被稀釋掉了，可能有些地方的能量會(huì)因量子效應(yīng)，重新到達(dá)臨界值，并再次引發(fā)時(shí)空的暴脹，形成新的宇宙。于是這樣反反復(fù)復(fù)，一個(gè)暴脹過(guò)后還會(huì)有下一次的暴脹，每一次的暴脹就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的宇宙。所以在不斷暴脹中就會(huì)產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)宇宙。林德把這些宇宙統(tǒng)稱為“永恒自我復(fù)制的宇宙”。
這樣，多元宇宙就出現(xiàn)了！
另外，對(duì)于一個(gè)自我復(fù)制的宇宙，例如我們所觀測(cè)到的宇宙，你是無(wú)法判斷它到底是最初的那個(gè)宇宙，還是從另一個(gè)宇宙誕生出的。林德認(rèn)為，也許原則上你是無(wú)法找到最初的那個(gè)宇宙的。我們可以說(shuō)，所有的宇宙都會(huì)永遠(yuǎn)不斷地進(jìn)化下去，你既找不出它們最終的宇宙，也找不出最初的宇宙。
多元宇宙中的暗能量
2014年3月，科學(xué)家檢測(cè)到了來(lái)自宇宙大爆炸后瞬間產(chǎn)生的引力波。而這個(gè)引力波是由于宇宙暴脹產(chǎn)生的。其中，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與林德的暴脹模型所做的預(yù)言相符。如果這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)被證實(shí)，那么也意味著多元宇宙很有可能就是事實(shí)。
多元宇宙這個(gè)概念不僅很驚人，而且這種理論具有很高的實(shí)用性。多元宇宙如果存在的話，可以解決許多令人頭疼的問(wèn)題。
例如，科學(xué)家在1998年發(fā)現(xiàn)，我們的宇宙并沒(méi)有因?yàn)楹阈呛托窍甸g引力的存在而減慢膨脹速度，反而以更快的速度膨脹。一般認(rèn)為，宇宙中存在著一種看不見(jiàn)的能量，即 “暗能量”，它加速了宇宙的膨脹。暗能量很有可能來(lái)源于真空能。其來(lái)源是真空里分別具有正能量和負(fù)能量的虛粒子對(duì)在不斷出現(xiàn)和泯滅。然后，物理學(xué)家通過(guò)理論來(lái)計(jì)算真空能的密度，發(fā)現(xiàn)理論的結(jié)果竟然是天文觀測(cè)值的10120倍！這么大的差距足以使物理學(xué)家尷尬不已。
然而，多元宇宙如果存在的話，問(wèn)題就迎刃而解了。宇宙不只有一個(gè)，而我們的宇宙恰巧正是暗能量極低的一個(gè)。至于物理學(xué)家理論計(jì)算出來(lái)的真空能的密度，是多元宇宙中的普遍密度，不適用于我們這個(gè)特殊的宇宙。也許那些具有普通真空能密度的宇宙，其內(nèi)部物質(zhì)早已被暗能量撕裂開(kāi)了。
我們選擇了多元宇宙中的一個(gè)
多元宇宙也可以解釋另一個(gè)尷尬：弦理論所預(yù)言的空間維度的數(shù)量。弦理論認(rèn)為，基本粒子都是由一維振動(dòng)的“能量弦”構(gòu)成的，不過(guò)它還認(rèn)為空間維度應(yīng)該是9維或10維，而不是我們所觀測(cè)到的3維。解決這個(gè)問(wèn)題也許很簡(jiǎn)單，弦理論描述的是所有可能的宇宙，而不單是我們這個(gè)特殊的宇宙。另外，根據(jù)弦理論，宇宙的種類可能有10500個(gè)，這是一個(gè)極為巨大的數(shù)目，大到什么程度呢？據(jù)計(jì)算，我們的宇宙所有物質(zhì)只有1078個(gè)原子！
另外，多元宇宙有助于解釋我們的宇宙為啥如此特殊。這種解決辦法有時(shí)被稱為“人擇原理”，即宇宙之所以這樣是因?yàn)槲覀冊(cè)谶@里觀察它。
對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，我們宇宙的物理常數(shù)好像為了生命的存在而精心校對(duì)過(guò)。如果這些物理常數(shù)稍有變化，原子結(jié)構(gòu)很有可能就不復(fù)存在了，恒星、行星以及上面的生命都不會(huì)出現(xiàn)。如果我們的宇宙是唯一的一個(gè)，這就很難解釋為啥這些物理常數(shù)如此特殊。但是如果我們的宇宙只是不計(jì)其數(shù)的多元宇宙中的一個(gè)，那么適合生命存在的宇宙雖然很特殊但也會(huì)出現(xiàn)，我們只是碰巧住在其中的一個(gè)。就好像一個(gè)人買彩票很難中獎(jiǎng)，但上百萬(wàn)人買彩票，總會(huì)有人中獎(jiǎng)，我們地球就是多元宇宙中恰巧中獎(jiǎng)的那一個(gè)宇宙。
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