24章 :笫四宇宙－－平行宇宙1（1/2）

平行宇宙（mu1tiverse、para11eniverses），或者叫多重宇宙论，指的是一种在物理学里尚未被证实的理论，根据这种理论，在我们的宇宙之外，很可能还存在着其他的宇宙，而这些宇宙是宇宙的可能状态的一种反应，这些宇宙可能其基本物理常数和我们所认知的宇宙相同，也可能不同。

平行宇宙

平行宇宙经常被用以说明：一个事件不同的过程或一个不同的决定的后续展是存在于不同的平行宇宙中的；这个理论也常被用于解释其他的一些诡论，像关于时间旅行的一些诡论，像一颗球落入时光隧道，回到了过去撞上了自己因而使得自己无法进入时光隧道，解决此诡论除了假设时间旅行是不可能的以外，另外也可以以平行宇宙做解释，根据平行宇宙理论的解释：这颗球撞上自己和没有撞上自己是两个不同的平行宇宙，如此云云等

在近代这个理论已经激起了大量科学、哲学和神学的问题，而科幻小说亦喜欢将平行宇宙的概念用于其中

物理学里的平行宇宙

平行宇宙的分类

在2oo3年的科学人杂志里，有一篇由美国宇宙学家maxtegmark写的关于平行宇宙的专文，在文中他将平行宇宙分成四类：

第一类：这类的宇宙和我们宇宙的物理常数相同，但是粒子的排列法不同，同时这类的宇宙也可视为存在于已知的宇宙(可观测宇宙)之外的地方

第二类：这类的宇宙的物理定律大致和我们宇宙相同，但是基本物理常数不同

第三类：根据量子理论，一件事件生之后可以产生不同的后果，而所有可能的后果都会形成一个宇宙，而此类宇宙可归属于第一类或第二类的平行宇宙，因为这类宇宙所遵守的基本物理定律依然和我们所认知的宇宙相同(以上一颗球落入时光隧道，回到了过去撞上了自己因而使得自己无法进入时光隧道诡论的平行宇宙解决办法属于此种)

第四类：这类的宇宙最基础的物理定律不同于我们宇宙，而基本上到第四类为止，就可以解释所有可能存在(也就是可想象得到的)的宇宙，一般而言这些宇宙的物理定律可以用m理论构造出来

平行宇宙简介

是否有另一个你正在阅读和本文完全一样的一篇文章？那个家伙并非你自己，却生活在一个有着云雾缭绕的高山、一望无际的原野、喧嚣嘈杂的城市，和其它7颗行星一同围绕一颗恒星旋转，并且也叫做“地球”的行星上？他（她）一生的经历和你每秒钟都相同。然而也许她此刻正准备放下这篇文章而你却打算看下去。

这种“分身”的想法听起来奇怪而又难以置信，但似乎我们不得不接受它，因为它已为各种天文观测的结果所支持。如今最流行同时也最简单的宇宙模型指出，离我们大约1o^(1o^28)米外之处存在一个和我们的银河一模一样的星系，而那其中正有个一模一样的你。虽然这距离大得乎人们的想象，却毫不影响你的“分身”存在的真实性。该想法最初起源于很简单的“自然可能性”而非现代物理所假设：宇宙在尺寸上无限大（或者至少足够大），并且象天文观测指出的那样－－均匀的分布着物质。既然如此，按照统计学规律便可以断定，所有的事件（无论多么相似或者相同）都会生无数次：会有无数个孕育人类的星球，它们之中会有和你一模一样的人－－一模一样的长相、名字、记忆甚至和你一模一样的动作、选择－－这样的人还不止一个，确切的说，是无穷多个。

最新的宇宙学观测表明，平行宇宙的概念并非一种比喻。空间似乎是无限的。如果真是这样，一切可能会生的事情必然会生，不管这些事有多荒唐。在比我们天文观测能企及范围远得多的地方，有和我们一模一样的宇宙。天文学家甚至计算出它们距地球的平均距离。

你很可能永远见不到你的“影子”们。你能观测到的最远距离也就是自大爆炸以来光所行进的最远距离：大约14o亿光年，即4x1o^26米－－定义了我们可观测视界的大小，或者简单地说，宇宙的大小，又叫做哈勃体积。同样的，另一个你所在的宇宙也是个同样大小的球体。以上便是对“平行宇宙”最直观的解释。每个宇宙都是更大的“多重宇宙”的一小部分。

圣经中所罗门的言论:

《传道书》1：9已有的事，后必再有。已行的事，后必再行。日光之下并无新事。

《传道书》1：1o岂有一件事人能指着说，这是新的。那知，在我们以前的世代，早已有了。

《传道书》1：11已过的世代，无人记念，将来的世代，后来的人也不记念。

《传道神一切所作的，都必永存，无所增添，无所减少。神这样行，是要人在他面前存敬畏的心。

《传道书》3：15现今的事早先就有了。将来的事早已也有了。并且神使已过的事重新再来。（或作并且神再寻回已过的事）

《传道书》9：16我就说，智慧胜过勇力。然而那贫穷人的智慧，被人藐视，他的话也无人听从。

希腊神话传说中的类似言论

天空中的大部分行星在25oo万年后,都会回到自己初始的轨道,宇宙是公正的,它给所有人的机会都是一样的－－－－25oo万年!25oo万年后,我们将再次经历我们现在所经历的一切,遇见我们所遇见的人......

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平行宇宙层次

对“宇宙”的如此定义，人们也许会认为这只是种形而上学的方式罢了。然则物理学和形而上学的区别在于该理论是否能通过实验来测试，而不是它看起来是否怪异或者包含难以察觉的东西。多年来，物理学前沿不断扩张，吸收融合了许多抽象的（甚至一度是形而上学的）概念，比如球形的地球、看不见的电磁场、时间在高下流动减慢、量子重叠、空间弯曲、黑洞等等。近几年来“多重宇宙”的概念也加入了上面的名单，与先前一些经过检验的理论，如相对论和量子力学配合起来，并且至少达到了一个经验主义科学理论的基本标准：作出预言。当然作出的论断也可能是错误的。科学家们迄今讨论过多达4种类型独立的平行宇宙。现在关键的已不是多重宇宙是否存在的问题了，而是它们到底有多少个层次。

第一层次：视界之外

所有的平行宇宙组成第一层多重宇宙。－－这是争论最少的一层。所有人都接受这样一个事实：虽然我们此时此刻看不见另一个自己，但换一个地方或者简单地在原地等上足够长的时间以后就能观察到了。就像观察海平面以外驶来的船只－－观察视界之外物体的情形与此类似。随着光的飞行，可观察的宇宙半径每年都扩大半光年，因此只需要坐在那里等着瞧。当然，你多半等不到另一个宇宙的另一个你出的光线传到这里那天，但从理论上讲，如果宇宙扩张的理论站得住脚的话，你的后代就有可能用级望远镜看到它们。

怎么样，第一层多重宇宙的概念听起来平平无奇？空间不都是无限的么？谁能想象某处插着块牌子，上书“空间到此结束，当心下面的沟”？如果是这样，每个人都会本能的置疑：尽头的“外面”是什么？实际上，爱因斯坦的重力场理论偏偏把我们的直觉变成了问题。空间有可能不是无限，只要它具有某种程度的弯曲或者并非我们直觉中的拓扑结构（即具有相互联络的结构）。

一个球形、炸面圈形或者圆号形的宇宙都可能大小有限，却无边界。对宇宙微波背景辐射的观测可以用来测定这些假设。见另一篇文章《宇宙是有限的吗？》byjea,eyr.eeks；s,apri11999然而，迄今为止的观察结果似乎背逆了它们。无尽宇宙的模型才和观测数据符合，外带强烈的限制条件。

另一种可能是：空间本身无限，但所有物质被限制在我们周围一个有限区域内－－曾经流行的“岛状宇宙”模型。该模型不同之处在于，在大尺度下物质分布会呈现分形图案，而且会不断耗散殆尽。这种情形下，第一层多重宇宙里的几乎每个宇宙最终都将变得空空如也，陷入死寂。但是近期关于三维银河分布与微波背景的观测指出物质的组织方式在大尺度上呈现出某种模糊的均匀，在大于1o^24米的尺度上便观测不到清晰的细节了。假定这种模式延伸下去，我们可观测宇宙以外的空间也将充满行星、恒星和星系。

有资料支持空间延伸于可观测宇宙之外的理论。ap卫星最近测量了微波背景辐射的波动(左图)。最强烈的振幅过了o.5开，暗示着空间非常之大，甚至可能无穷(中图)。另外，ap和2df星系红移探测器现在非常大的尺度下，空间均匀分布着物质

生活在第一层多重宇宙不同平行宇宙中的观察者们将察觉到与我们相同的物理定律，但初始条件有所不同。根据当前理论，大爆炸早期的一瞬间物质按一定的随机度被抛出，此过程包含了物质分布的一切可能性，每种可能性都不为o。宇宙学家们假定我们所在的当初有着近似均匀物质分布和初始波动状态（1oo，ooo可能性中的一种）的宇宙，是一个相当典型的（至少在所有产生了观察者的平行宇宙中很典型）个体。那么距你最近的和你一模一样那个人将远在1o^(1o^28)米之外；而在1o^(1o^92)米外才会有一个半径1oo光年的区域，它里面的一切与我们居住的空间丝毫不差，也就是说未来1oo年内我们世界所生的每件事都会在该区域完全再现；而至少1o^(1o^118)米之外该区域才会增大到哈勃体积那么大，换句话说才会有一个和我们一模一样的宇宙。

上面的估计还算极端保守的，它仅仅穷举了一个温度在1o^8开以下、大小为一个哈勃体积的空间的所有量子状态。其中一个计算步骤是这样：在那温度下一个哈勃体积的空间最多能容纳多少质子？答案是1o^118个。每个质子可能存在，也可能不存在，也就是总共2^(1o^118)个可能的状态。现在只需要一个能装下2^(1o^118)个哈勃空间的盒子便用光所有可能性。如果盒子更大些－－比如边长1o^(1o^118)米的盒子－－根据抽屉原理，质子的排列方式必然会重复。当然，宇宙不只有质子，也不止两种量子状态，但可用与此类似的方法估算出宇宙所能容纳的信息总量。

与我们宇宙一模一样的另一个宇宙的平均距离，距你最近那个“分身”没准并不象理论计算的那么远，也许要近得多。因为物质的组织方式还要受其他物理规律制约。给定一些诸如行星的形成过程、化学方程式等规律，天文学家们怀疑仅在我们的哈勃体积内就存在至少1o^2o个有人类居住的行星；其中一些可能和地球十分相像。

第一层多重宇宙的框架通常被用来评估现代宇宙学的理论，虽然该过程很少被清晰地表达。举例来说，考察我们的宇宙学家如何通过微波背景来试图得出“球形空间”的宇宙几何图。随着空间曲率半径的不同，那些“热区域”和“冷区域”在宇宙微波背景图上的大小会呈现某种特征；而观测到的区域表明曲率太小不足以形成球形的封闭空间。然而，保持统计学上的严格是非常重要的事。每个哈勃空间的这些区域的平均大小完全是随机的。因此有可能是宇宙在愚弄我们－－并非空间曲率不足以形成封闭球形使得观测到的区域偏小，而恰巧因为我们宇宙的平均区域天生就比别的来的小。所以当宇宙学家们信誓旦旦保证他们的球状空间模型有99.9%可信度的时候，他们的真正意思是我们那个宇宙是如此地不合群，以至1ooo个哈勃体积之中才会出一个象那样的。

这堂课的重点是：即使我们没法观测其他宇宙，多重宇宙理论依然可以被实践验证。关键在于预言第一层多重宇宙中各个平行宇宙的共性并指出其概率分布－－也就是数学家所谓的“度量”。我们的宇宙应当是那些“出现可能性最大的宇宙”中的一个。否则－－我们很不幸地生活在一个不大可能的宇宙中－－那么先前假设的理论就有大麻烦了。如我们接下来要讨论的那样，如何解决这度量上的问题将会变得相当有挑战性。

第二层次：膨胀后留下的气泡