科学家最近似乎探测到了宇宙大爆炸后发出的引力波信号,宇宙引力波的存在有利于多重宇宙的基本判断:一个宇宙世界不够多。人们习惯于一个陈旧、恒古不变的三维空间,在日常经验中感受到上和下、左和右、前和后的空间维度,如果对三维时空感到厌倦,那么新的发现可能使人们重振精神,从探索大爆炸理论的宇宙学家那里获得了最新消息,他们的发现减少人们对单调、有些厌倦的四维时空的感受和认知。从宇宙大爆炸的火球释放了引力波纹,宇宙的涟漪在太空的“海洋”传播,宇宙引力波的存在指向了一种可能,人类寄居在一个多重的宇宙、或人类寄居在一个多重世界的“大宇宙”。最早引力波的发现证实了宇宙学的“暴涨理论”,宇宙在诞生时刻呈现一种指数数列的膨胀速率。最早引力波的发现指示一个特别、多产、高效的宇宙序列,早期宇宙的膨胀方式不是在单一、而是在多重时空的维度上呈现指数序列的扩张。“大宇宙”的尺度远超我们的宇宙、或人类寄居在一个“小宇宙”,尽管如此,我们“小宇宙”的尺度看起来“无边无际”。
宇宙大爆炸发生在大约138、2亿年之前,在不到1秒的微小片刻,宇宙发生了超乎想象的暴涨。斯坦福大学的物理学家安德烈·林德解释说,在大多数的宇宙模型中,如果有一种显示了宇宙膨胀的情形,那么它必然指向一个多重宇宙。林德是发现宇宙膨胀现象其中之一的物理学家,他在近日对宇宙引力波的发现进行了评论,哈佛—斯密森尼天体物理研究中心的BICEP2项目团队公布了对宇宙引力波的探测结果。BICEP2项目团队的观测成果支持了目前的宇宙膨胀模型,宇宙大爆炸也许不是发生了一次,而是发生了多次,宇宙一旦开启了大爆炸模式,它可能以连续、重复的多种方式发生。1980年,麻省理工的理论物理学家阿兰·古斯在第一个提出了宇宙暴涨理论,多重宇宙模型提出了一种可能的解释,对宇宙独特的观察结果解释了多重宇宙的存在。阿兰·古斯说过,“例如,我们的生命在这里,这是一种例证”。

———免费的午餐
阿兰·古斯早已指出,宇宙的大爆炸和暴涨使得宇宙看起来好像一场终极的免费午餐,我们的宇宙从似乎什么都没有的“虚无”状态获得了巨量的物质和能量,我们的宇宙有一些什么,而不是什么都没有。物理学家林德将宇宙大爆炸和膨胀概念推测得更远,我们的宇宙不仅提供了免费的午餐,而且是一份免费的大餐,一盘“大杂烩”午餐包含了各式各样的小份午餐,“大杂烩”对应了“大宇宙”,“小杂烩”对应了“小宇宙”。“小宇宙”充满了种类繁多的恒星和行星,“华丽盛装”的“大宇宙”展示了多重时空维度。我们的“小宇宙”包含了独特的原子和光子,而其它维度的宇宙未必包含在我们宇宙中观察到的原子和光子等形态的微观粒子。多重宇宙产生在混沌、杂乱的膨胀之中,宇宙大爆炸可能是一个导致多重宇宙产生的起点,包括我们宇宙的多重宇宙在膨胀过程中彼此分离,多重宇宙产生了“距离的海湾”,它们之间相隔遥远。
麻省理工(MIT)的物理学家马克斯·泰格马克解释说,人们甚至无法想象多重宇宙将会延伸到何处,也许拓展到人类无法企及的无限时空,泰格马克为《科学美国人》杂志撰写的文章,他在一篇文章指出,“大宇宙”在时空的扩展好似一部宇宙的“史诗”,多重宇宙的尺度远大于我们宇宙大约920亿光年的直径,天文学家通过观察和计算发现,人类寄居的“小宇宙”尺度大约为近千亿光年的范围。天文学家能够观测的最古老光线起始于大约为140亿光年的宇宙深处,目前的宇宙正以加速的方式向外膨胀,宇宙边界从大爆炸的端点开始大大延展了。天文学家不知其它“小宇宙”的尺度,他们猜测了“小宇宙”与众不同的特性和运动轨迹。科学家提出了多种宇宙的基本问题:“它们去哪儿了?”“它们有怎样的图景”。

———不匹配的趣味数字
阿兰·古斯是多重宇宙论忠实的拥护者,然而,多重宇宙的真实性有待观测。多重世界理论解释了我们宇宙的很多现象,这些现象一度困惑了许多宇宙学家。在1998年,科学家发现了宇宙以加速度方式向外扩展。宇宙的星系和星系群在引力作用下相互吸引,巨大的引力拖动降低了宇宙膨胀的速度。1998年,发现宇宙加速膨胀的科学家荣获了2011年的诺贝尔物理学奖。为了解释宇宙加速膨胀的现象,科学家提出了“暗能量”概念,暗能量的反引力抵消了宇宙尺度的引力,暗能量的性质至今是“深不可测”的奥秘,芝加哥大学的物理学家迈克尔·特纳说过,“除了暗能量名称,人们对它一无所知”。暗能量的理论计算值和天文学家实际的观测值存在难以解释的巨大差异,“迷失的暗能量”去哪儿了。
根据量子力学的理论解释,亚原子粒子在真空状态“跳进跳出”,好像哲学家使用的词语“存在与虚无”,“忽然进来”的亚原子粒子变成了存在,“忽然出去”的原子粒子变成了虚无。亚原子粒子产生与消失带来了真空能量,按照量子力学理论的计算,暗能量为120个数量级(1的后面加上120个零),理论计算的数量级比对星系的观测值高出很多。两者的差异让物理学感到窘迫,他们开始借助多重宇宙理论的解释,多重宇宙论消除了物理学家的困惑和窘迫。在所有以钟形曲线膨胀的宇宙模型中,我们的宇宙只是其中的一个,包括我们宇宙在内的少数宇宙含有相对低的暗能量,我们宇宙的暗能量强度不够强大,我们的宇宙在加速膨胀,但不会“四分五裂”,恒星和星系得以形成,地球得以围绕太阳旋转,在我们宇宙具有反引力的暗能量符合物理学家的期待值,它驱动了我们宇宙的加速膨胀。

多重宇宙理论消解了物理学家感到的另一种窘迫,为什么存在多维空间的可能。现代“超弦理论”预测了多维度空间,按照弦理论的解释,亚原子粒子由极微小的能量弦构成,最小的能量弦不是存在于四维的空间,而是存在于十一维的空间,人们只能观察四维的时空结构,我们的宇宙只是多重宇宙中的一个。弦理论推测的潜在宇宙数量大得惊人,它的数量相当于1的后面添上500个零。林德在一篇“多重宇宙俱乐部”的文章中解释说,比起小的、寄托了人们哀伤和忧愁的宇宙而言,物理学情愿选择一种多重宇宙论哲学,"小宇宙"消失在“大宇宙”的烟波浩渺之中,人类坦然面对“念天地之悠悠”的多重大宇宙。
———生命、宇宙和万物
多重宇宙理论甚至帮助人们解释了其中之一令人不安的难题,为什么人类在地球观察宇宙万物,而不是别的宇宙生物体,物理学家以“人择原理”为依托解释了宇宙观的难题,根据宇宙学“人择原理”的解释,宇宙的存在和运动似乎为人类生存准备聊条件,我们的宇宙处在不断的进化和调整之中,在某一个阶段形成了适合地球生命成长的条件,物理学的“宇宙常数”好像“黄金搭档”一样组合,谱写了奏响生命的乐章,各种宇宙常数被调谐得恰到好处,从原子核和电子的结合力到相对弱的引力,从行星和恒星的分布到生物和生命组织的生长,我们的宇宙似乎敲响了“生命的时钟”。在一个超四维的多维时空,原子的相互聚合可能与我们宇宙发生的情形不一致。
如果我们的宇宙在大爆炸过程的诞生是唯一的,那么科学家将很难想象,围绕在人们身边的友好环境将会如何产生,一个唯一对地球生命友好的宇宙世界不可想象,然而,在一个多重的宇宙中,“一切皆有可能”,在数量庞大的宇宙世界存在诞生生命宇宙的更多机会,即使产生生命友好型宇宙的可能性很少。我们的宇宙在数量很少的生命宇宙中可能是其中的一个,无独有偶,我们可能寄居在其中之一的生命宇宙,地球可能是宇宙星球其中之一的生命行星。我们存在,这不是因为我们非常特别,而是因为我们刚好在地球存在。感谢父母带来的生命,一直向古老的生命世界追溯下去,感谢宇宙万物的造化,一次次超新星的爆发带来了生命生长的必备物质。生命也许在小数量的宇宙诞生,而生命宇宙也许包含在多重宇宙之中,我们看到的是我们能够看到的,我们不能看到的是我们需要发现的,未来通往多重宇宙世界的大门始终为我们敞开。

(编译:2014-3-21)
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