多元宇宙:遥远到底有多远?
多元宇宙:遥远到底有多远?
我们的宇宙是极其浩瀚和空旷的。即使数十亿的行星可能有生命,大部分宇宙仍是不适宜生命生存的,而且我们与这些世界是无法进行接触的。这还仅仅是针对银河系而言,我们这个星系仅仅是可以看到宇宙(“可观测宇宙”)的大约1千亿分之一,而这个可观测宇宙又仅仅是一个更大宇宙的一部分,这个更大的宇宙在空间上几乎是无限延伸的。因此,根据系列理论,一种可能性开始涌现,即我们的宇宙只是一个多元宇宙的一部分。要理解这些想法,不可避免地会让我们对自身产生一种极大的渺小感。
宇宙微波背景,图片由美国宇航局威尔金森微波各向异性科学小组(NASA/WMAP Science Team)提供。
我们这个宇宙是否占据了所有的特殊性,它是否可能仅仅是一个多元宇宙的一小部分?如果我们的可观测宇宙只是多个宇宙中的一个,而又仅仅是唯一一个存在生命的,那我们是不是又会以某种方式回复到一种特殊的状态?
在哥白尼发表其主要著作后的四个世纪中,他已经成为一个科学变革的符号:运用智慧来改变我们基于已有经验常识对这个世界的思考方式。哥白尼原理实际上已是哥白尼原著思想的延伸。其主要观点不仅是地球不是太阳系的中心,它已经扩展到了地球也不应该在整个宇宙中占据任何特殊的地位。在某个假想行星上,在长着昆虫眼睛的外星天文学家所能观测到的宇宙中,星系的数量有可能和我们的可观测宇宙不同,分布的方式也可能不同。
假如我们不在这个行星上,而在一个完全不同的“口袋”宇宙中——那么事情看起来是不是会与我们这个宇宙一样?许多多元宇宙模型观点认为,其它口袋宇宙与我们是分离的,而且那里可能会有不同的物理参数,这就意味着它们可能完全不适合生命的存在。宇宙的宜居性可能仅仅是因为有某种恰到好处的物理属性——也就是说在某些方面,这个宇宙相对地占了一点优势而已——例如生命的存在。这个问题被称为“微调”,它所探讨的是关于为何宇宙对于我们来说在各方面都显得相当完美。
对参数进行即使是极其微小的改变,也会使这个宇宙无法支撑生命,甚至会导致恒星和星系的毁灭。这是符合哥白尼原理的,因为我们与其它口袋宇宙没有关联,它们的地位也没有任何特殊性。不过问题在于,我们所在的这个口袋宇宙是否拥有其特殊性?或者说拥有某种优先性?
我们没有更多的证据来证明多元宇宙的存在,就像我们同样无法证明地球之外存在生命一样——但这两者都是合理的。
多元宇宙的存在对许多人来说都不是一件让人感到舒服的事,但是这不仅仅是一个观点而已。暴胀——我们宇宙最初时刻的极速膨胀——几乎肯定会在包含了我们可观测宇宙在内的大宇宙中产生许多我们未曾接触过的区域。从这个意义上来说,我们无需额外的假设,便可以得到一系列多元宇宙的理论,这些口袋宇宙都是平行宇宙,我们也无法和它们进行沟通,而且那里的物理参数也有可能与我们的宇宙不同。假如我们可以在不同口袋宇宙的物理参数范围间建立起某种联系,或许可以解决“微调”问题。多元宇宙可能会包含大量参数不同的口袋宇宙,而我们只是碰巧存在于一个恒星和星鼻鼹鼠都能够存在的口袋宇宙里而已。
暴胀的最佳证据来自宇宙微波背景(CMB):这种辐射是可观测宇宙在逐渐变得透明时遗留下来的,那时大约是大爆炸发生后的38万年。辐射的温度在整个天空中几乎是均匀分布的,假定宇宙一直都是按照现在的速度膨胀,那在整个可观测宇宙的相对两个方向间也没有差异。暴胀可以解释这些区域在宇宙非常年轻时是互相接触的,而在宇宙微波背景产生后,快速的膨胀将它们分离了。暴胀理论并非是一件已经很明确的事——虽然大多数宇宙学家都已接受这个想法,观测结果也在逐渐地将其它大多数可能性排除,但我们还是需要更为直接有效的新型测量方式。
假如你把10500个可能存在的“真空状态”——这是“弦理论景观”中所描述的内容——中的任意一个当作是独立存在的口袋宇宙,那么多元宇宙在弦理论中也是存在的。无论是暴胀还是弦理论,口袋宇宙的存在是一个物理学问题,而不是形而上学(存在论哲学)或玄学。这个问题的来源是宇宙大爆炸,因此也没有办法将它们和存在性建立起联系。即便不是“弦理论”或“弦理论景观”的拥戴者,也不得不接受暴胀带来的多元宇宙可能是真实的。无论怎样,我们无需弦理论也能看到可观测宇宙中多元宇宙存在的可能性。
我们知道这个宇宙是适合生命存在的,而且其所有物理参数也是与之明显相符的。但除此之外就很难说了:我们没有更多的证据来证明多元宇宙的存在,就像我们同样无法证明地球之外存在生命一样——但这两者都是合理的。让人感到不爽的是,其它口袋宇宙可能是存在的,但我们却只能间接地了解它们。不过这也不能降低它们的真实性,只是让人不爽罢了。
“微调”理论才是真正的难题,仅仅依靠多元宇宙理论无法解答。可行的方法是通过了解其它宇宙存在着什么样的参数。虽然存在着大量的平行口袋宇宙,但这并不会导致无限的可能性。因此只有对其它宇宙了解得更多——实际上仅仅需要确认它们存在——便能知道我们这个宇宙是否有其特殊性。
本文原文来自Nautilus