多元宇宙与巨型宇宙：从泰格马克四层次到主宇宙链的宇宙学探索

多元宇宙与巨型宇宙：从泰格马克四层次到主宇宙链的宇宙学探索

多元宇宙是一组有限或可能无限数量的宇宙集合，通常被解释为一个包含不同的、通常互不相互作用的宇宙“泡泡”的空间。巨型宇宙则是多个不同多元宇宙的集合，可以是有限或无限数量的多元宇宙，通常每个多元宇宙都有不同的属性和宇宙间法则。

多元宇宙的基本概念

类型：空间
级别：多元宇宙
居民：我们以及无限多的其他存在
位置：巨型宇宙
内容：宇宙、多维虚空
维度尺寸：可变（取决于解释和/或结构）

多元宇宙是一组有限或可能无限数量的宇宙集合，通常被解释为一个包含不同的、通常互不相互作用的宇宙“泡泡”的空间。偶尔，这个术语被用来定义每一个可能的宇宙的假设集合，包括我们所生活的宇宙。

存在许多不同的多元宇宙假设，它们可以以各种方式描述多元宇宙，但本质上共同的特征是它们涉及多个彼此不同且与我们（或者至少与单个观察者）所经历的那个宇宙不同的宇宙或现实。

多元宇宙中的各个宇宙被称为“平行宇宙”“其他宇宙”或“交替宇宙”。可以根据多元宇宙所包含的宇宙类型以及它们之间的关系对多元宇宙进行分类（详情见“替代宇宙”）

多元宇宙的维度

多元宇宙的维度取决于对多元宇宙的具体解释。一个简单的多元宇宙概念是五维空间，有几条四维宇宙‘线’在五维空间中堆叠排列。

(时空泡泡)

人们还可以构建一个与其中所包含的宇宙具有相同维度的多元宇宙。如果这些宇宙的大小是有限的，那么它们就可以像水中的泡泡一样坐落在一个更大的空间里。倘若多元宇宙呈负曲率，甚至能够容纳无限多个相同维度且无限大的宇宙。在这个模型中，每个无限宇宙都是一个由超球面界定的超球体。使用庞加莱超球体模型来模拟这样一个多元宇宙的几何形状，每个无限宇宙的表示形式都是一个与单位超球体的外边界相切的超球体。

对多元宇宙最为极端的构想是它具有无限维度，多元宇宙中一个点的坐标代表着位于该位置的宇宙的完整状态（这样的多元宇宙也可以被称为“相位宇宙”）

多元宇宙作为概括

许多宇宙学理论都有一个共同特点，即将多元宇宙视作其所包含的宇宙的一种概括或抽象。例如，单个宇宙或许具有单一的物理定律数学基础、固定的维度数量、一组特定的基本常数以及一个初始条件。而在多元宇宙中，可以构建这样一种情况：每个宇宙有这四个要素中的三个保持恒定，另一个要素在不同宇宙之间自由变化。实现这一构建的一种操作是幂集，它具有一个有用的特性，即在某种意义上，包含无限大宇宙的多元宇宙的“规模”比那些宇宙的“规模”大一个贝斯数。

在这个模型中，引入“巨型宇宙”作为一种结构是可行的，它的行为就像一个“多元宇宙的多元宇宙”，可能会失去它所包含的宇宙之间的另一个共同特征，并在所谓的“主宇宙链”中无限延续下去。

泰格马克多元宇宙

虽然他的著作与上述描述并不完全一致，但在关于多元宇宙的讨论中，提到物理学家马克斯·泰格马克的作品是很常见的。泰格马克提出，宇宙学可能有多达四个层次，每一个层次都比前一个层次需要更少的物理假设。因此，下面列出了这些层次，以供可能需要的参考。

第一类多元宇宙

第一类多元宇宙，最不像上文所写的多元宇宙，是无限、各向同性、均匀宇宙的自然结果：如果宇宙的一个区域——无论是一立方厘米还是一个哈勃体积——在大爆炸后以某种特定的排列具有特定内容的概率不为零，那么一个无限的宇宙将包含无限多个这样的区域。通常，这个论点被认为意味着在宇宙的其他地方存在着我们可观测宇宙的一个精确副本。可以粗略估计，与我们的哈勃体积大小相同的相同区域相隔大约 10 的 10 的 115 次方米，半径为 100 光年的相同区域相隔大约 10 的 10 的 91 次方米，而一个人的相同副本相隔大约 10 的 10 的 29 次方米。

第二类多元宇宙

第二类多元宇宙是宇宙学混沌暴胀理论的结果。该理论声称，在大爆炸后不久的量子涨落创造了相互不可达的空间区域。这些区域在演化过程中与之前统一的高能物理不同，可能最终具有不同的物理常数甚至几何形状。在嵌套解释中，每个口袋本身都可以是一个第一类多元宇宙。这种观点有时被用来解释明显的宇宙微调，即无数个不同的、可能不适合居住的宇宙与我们的宇宙并存，因此我们的物理常数看起来就不那么特别了。

第三类多元宇宙

第三类多元宇宙是量子力学多世界诠释的结果，在这种诠释中，具有概率性结果的量子事件立即以所有可能的方式解决，进入大量的埃弗雷特分支，每个分支都被认为是一个独立的宇宙。这样的多元宇宙与第一类多元宇宙的功能相同，只是在不同的量子分支中而不是在三维空间的不同位置。可以将分歧建模为一个分支分裂成两个，或者是第一类多元宇宙中的一对哈勃体积，它们仅在一个特定量子函数确定时才开始不同。如果第三类多元宇宙与无限高维空间一起工作，其中每个高维空间无限不可数地超越彼此，那么不应该比较任何高维空间，因为它们彼此之间都是无限且不可计数的，所以它永远不会结束，因为它将无限且不可计数地向上堆积直到永远，形成存在于第三类多元宇宙中的无限高维空间。

第四类多元宇宙

第四类多元宇宙比上述的更加抽象，假定存在具有不同物理和数学一般原则的替代空间，它们独立于我们的空间存在。泰格马克问道：“为什么是这些方程而不是其他方程？”并通过假设任何其他一组方程也作为一个不同的数学——因此也是物理——结构而解决了这个问题。这可能类似于一个巨型宇宙或极大宇宙，在其中人们需要比一组物理定律更少的初始假设。

多元宇宙与全能宇宙

在很多情况下，尤其是在虚构作品中，“多元宇宙”和“全能宇宙”这两个术语经常被互换使用来描述一组宇宙，通常特别写成所有可能的宇宙或所有虚构宇宙的集合。在这个维基百科中，全能宇宙被认为是在多元宇宙之上的若干层次，也许是无限多的层次，但两者都不被视为不可超越的边界。因为可以创作涉及超越多元宇宙或全能宇宙的结构的虚构作品，所以按照这种观点，将两者中的任何一个解释为包含所有虚构作品、人类思想或其他的容器都是不正确的。

巨型宇宙的概念

类型：空间
层级：巨型宇宙级别
居民：我们和无限多的其他存在
位置：全能宇宙/超宇宙/主宇宙链/超巨型宇宙
内容：多元宇宙
维度大小：可变

巨型宇宙（Megaverse）是多个不同多元宇宙的集合，可以是有限或无限数量的多元宇宙，通常每个多元宇宙都有不同的属性和宇宙间法则，例如可能发生不同的宇宙大事件，如大爆炸等。

巨型宇宙可以被超巨型宇宙（Gigaverse）或泰拉宇宙（Teraverse）或度量层级中的其他‘verse’所包含，但这最终会回到主宇宙链。

对于一个多元宇宙的居民来说，同一巨型宇宙中的其他多元宇宙可以被称为平行多元宇宙、交替多元宇宙或仅仅是其他多元宇宙，这取决于巨型宇宙中多元宇宙之间的相似程度。前两者是‘替代宇宙（altverse）’在多元宇宙层面的类似物。一些文明将巨型宇宙称为全能宇宙（Omniverse），因为他们还没有发现超巨型宇宙。

最常见的巨型宇宙形式（是五维的）在六维空间中相互堆叠，多个巨型宇宙在一个超巨型宇宙中相互堆叠。