多重宇宙存在的可能性有多大

2021/12/17 10:25:06 来源:新浪科技 作者:叶子 责编:长河

北京时间 12 月 17 日消息,据国外媒体报道,假设你搭乘一艘火箭从地球出发,渐渐地越飞越远,离开太阳系,离开银河系…… 最终突破可观测宇宙的边界,将我们的宇宙抛在身后(虽然这在现实中是不可能的,因为这艘火箭必须超越光速,但我们在这里暂时不考虑这一点)。

现在你已经穿越了无边无际的虚空,结果来到了另一个宇宙,里面有另一个银河系、另一个太阳系、另一个地球…… 还有另一个你正坐在电脑前,阅读着这篇文章。

这就是多重宇宙。这一概念也许预测了决定宇宙开端的物理理论,也许不然。而一项最新研究显示,这真的很难说

多重宇宙的艺术概念图

▲ 多重宇宙的艺术概念图

庞大而古老的宇宙

大多数宇宙学家都相信,在宇宙刚刚形成的一瞬间,它的体积还只有一丁点大。但就在瞬息之间,宇宙突然急剧膨胀,体积增大了无数倍。

宇宙究竟有多大,我们恐怕难以说清,因为这一概念很大程度上还只是猜测而已,但完全可以说“比你想象的大得多”。宇宙暴胀模型认为,宇宙的实际大小至少为可观测部分的 1052 倍。既然可观测宇宙的直径已经足有 900 亿光年,这意味着宇宙的真实范围已经大到了我们难以理解的程度。

暴胀理论解决了标准大爆炸宇宙学中存在的许多问题,例如宇宙中不同区域可能相距甚远、但温度却几乎完全相同。根据暴胀理论,这些区域曾一度紧紧地挤成一团,直至被宇宙暴胀强行分开。

暴胀还有另一种可能的结果:宇宙暴胀也许还没有结束。事实上,这一进程或许永远都没有结束之日。该理论叫做“永恒暴胀说”,认为宇宙在大尺度上将永远持续膨胀下去,只有其中的小块区域可以保持正常、平静的生活,就像我们自己的宇宙一样。每个孤岛般的宇宙之间都由无垠的虚空隔开,以超过光速的速度远离彼此(因为暴胀的速度的确快于光速)。

这些镶嵌在“多重宇宙”中的孤岛宇宙永远不会遇见彼此,也永远无法相互交流。事实上,我们甚至不可能找到它们存在的直接证据。

宇宙艺术概念图

暴胀,还是不暴胀?

虽然没有直接证据,但我们能否合理猜测一下多重宇宙是否存在呢?如果我们只是一个巨大浴缸中的一朵小小的泡沫,周围的泡沫都在以比光速还快的速度远离我们,我们又要如何才能弄清这一点呢?

首先,我们要对宇宙暴胀进行验证。虽然科学家暂未达成定论,但的确有证据证明,早期宇宙中发生过某种类似暴胀的事件。假如暴胀真的发生过,我们如今从宇宙微波背景波动中观测到的规律也的确与之吻合。除了暴胀理论之外,没有任何针对早期宇宙的理论能做到这一点。

不过,宇宙暴胀并不是一条单独的理论,而更像是“一类”理论。不同的模型会针对这起事件假定不同的物理法则、不同的驱动因素、不同的起因和不同的效果。由于这些理论全都基于早期宇宙的假想模型,要想判断其中哪些为真,目前还为时尚早。

物理学家猜想,永恒暴胀可能是一种比较普适性的情况,绝大多数暴胀模型发展到最后,都可能走向这一结果。按这种猜想推演下去,假如宇宙暴胀理论正确,那么永恒暴胀理论可能也正确,这就意味着,多重宇宙也许真的存在。

判断多重宇宙

不用说,多重宇宙的存在着实令人一时间难以消化。如果永恒暴胀理论是对的,那就不仅仅存在一个宇宙、或者很多个宇宙,而是无限个宇宙。每个宇宙也许都有自己的物理定律和粒子排列。因此,如果物质和能量的分布方式是有限的(毕竟构建一个宇宙的方法就那么多),那么在无限多个多重宇宙中,总会出现重复的物理情境。

这就意味着,在某个极其遥远的地方,还生活着另一个你;另一个地方又有另一个你…… 此时此刻,可能有无限多个你正在做着完全相同的事情。

但我们只能说,如果永恒暴胀的确具有普适性(即适用于绝大多数暴胀模型),那么多重宇宙就有可能存在。一支物理学家团队在最近的一篇论文中发表了这一观点,他们对多种暴胀模型开展了考察,分析不同模型的类型和参数,最终数出哪些是“一次性买卖”,哪些则会朝永恒暴胀和多重宇宙的结局发展。

而他们的结论是:情况很复杂。

首先,他们发现永恒暴胀并没有刚开始认为的那样普遍。他们认为,宇宙学家之所以认为永恒暴胀具有普适性,是因为其研究的模型数量有限。他们发现,许多看似可行(即与观测结果没有明显矛盾)的暴胀模型最终都不会发展成永恒暴胀。

但研究人员也发现,由于我们对暴胀模型及其作用机制还不甚了解,我们甚至难以考量永恒暴胀的“普遍性”究竟有多高。他们认为,这个问题的答案无法一言以蔽之,还需要对暴胀展开更多研究才行。

那么,在某个遥远的地方,究竟有没有另一个你正在阅读同样的一篇文章呢?科学告诉我们:这很难说。

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关键词:宇宙

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