任何人都可以提出“关于事物如何运作的想法”，但是为了使其成为一个科学理论，还需要更多其他工作。特别是新的科学理论必须着眼于当前的科学框架，充分考虑当前的领先/最好的理论和所有可用的数据，并满足以下三个标准：

图源：flickr用户李戴维

它必须能够再现先前已有理论；

它必须能够呈现出与旧理论相矛盾或不属于旧理论的新结果；

最重要的是，它能够提出新的（之前未提出过）并可供实验、理论测试的预测。

科学进步在几乎发生在所有领域，从简单的物理学到复杂的生物学。

图源：迈克尔·派瑞 ，通过Eur.Phys.J。H37 (2012) 745 arXiv:1209.3563 (physics.hist-ph)。

开普勒的日心说和椭圆轨道代替了用本轮、等温线和差分线描述的地心说，后来牛顿的万有引力定律又扩展了日心说。万有引力定律不仅解释了行星的位置和运动，还解释了木星的卫星、金星的相位、火星的偏心轨道，并对彗星的周期性和返回进行了新的预测。

几百年后，万有引力定律未能预测出水星轨道的详细特征，与此同时爱因斯坦的广义相对论崭露头角。广义相对论不仅继承了万有定律，而且补充解释了水星轨道的异常，并预测了引力会使光发生偏转，这一预测可由实验检测。短短几年内，广义相对论得到了证实，一场全新的科学革命开始发生。

图源：《纽约时报》1919年11月10日（L）伦敦新闻画报，1919年11月22日(R)。

对于那些更喜欢生物学而不是物理学的人来说，达尔文进化论同样能说明这个道理:遗传学超越进化论，DNA的发现进一步超越遗传学。科学就是以这种方式前进的:不是通过否定已有理论而是扩展从而来更好地总结出适用于宇宙各种现象的一套理论。

那么，多元宇宙论从何而来?它是什么?为了理解这一点，让我们从宇宙本身开始。所谓宇宙，指的是可观测的宇宙:我们所能看到、测量和相互作用的所有事物的总和。

图源：维基用户弗雷德里克·米歇尔和Azcolvin429，由E. 西格尔注释。

天空中的任何位置都能看到星体和星系，它们分布于巨大的宇宙网络中。但太空越深远，时间越久远。距离地球越远的星系越年轻，演化程度也越低。这些星体中的重元素含量较少，因为合并发生的少所以它们看起来也小，它们更多呈螺旋状，椭圆状则较少（需要合并才能形成）。如果我们可以走到所能看到的极限，就会发现宇宙中最早的星体，然后是宇宙之外的黑暗区域，那里唯一的光是大爆炸遗留下来的辉光。

但是大爆炸本身同时发生在大约138亿年前的任何地方，这并不是空间和时间的开始，而是我们可观测宇宙的开始。在此之前，有一个被称为宇宙膨胀的时代，在这个时代中，空间本身以指数方式膨胀，充满了时空结构。

图源：布克等人(2006,astro-ph/0604101);E. 西格尔修改。

宇宙膨胀论也符合上述提出的科学发展遵守的替代论，它出现并超越了之前的理论：

宇宙膨胀论与大爆炸已解释的一切相一致，它涵盖了现代宇宙学的所有内容，同时还解释了大爆炸无法解决的一些问题：为什么宇宙到处都是相同的温度，为什么宇宙在空间上是如此平坦，以及为什么没有像磁单极子那样的剩余高能遗迹。宇宙膨胀论还提出了六个不同的新预测，科学家已证实了其中五个预测。

然而，还有一个，也就是多元宇宙论，目前科学家还没有明确方法来证实它。

宇宙膨胀的方式是空间以指数速度膨胀。这会吸收大爆炸之前存在的所有东西，使得它比以前大很多倍。到目前为止，这解释了如何得到如此统一的大宇宙。当膨胀结束时，宇宙充满了物质和辐射，这就是热大爆炸。但这也是奇怪的地方。

足够的膨胀产生了目前所看到的宇宙，在我们的周围也有许多空间区域(膨胀确实在那里结束)的膨胀不会马上结束，导致了一种被称为永恒膨胀的现象。

图源：E.西格尔关于未来继续膨胀的区域(蓝色)，在未来结束并产生大爆炸和我们的宇宙的区域(红色X)。

根据量子力学理论，膨胀有可能在任何时间、任何地区结束，但它也有可能在任何时候不结束在任何给定的地区。当膨胀结束时，就会发生大爆炸，我们所在的宇宙其他部分与我们的宇宙非常相似。(用上面红色的X表示)

但是，在膨胀没有结束的地方就会产生更多的膨胀空间，这就会导致一些地区的高温大爆炸与我们自己的大爆炸无缘无故地断开，而另一些地区会继续膨胀。

等等。

图源：NASA / WMAP科学团队。

我们对可能存在的其他宇宙还有很多不了解，包括：

它们有和我们的宇宙一样的物理定律、粒子和基本常数吗?

它们的密度和属性历史与我们的宇宙相似吗？

在量子力学上，我们的宇宙是否在某种程度上与其他宇宙纠缠在一起？

这些问题的答案可能是否定的，也可能是肯定的;但这引出了一个更重要的问题:这是一个科学理论吗？

问题是，多元宇宙本身并不是一个科学理论。相反，它是物理学定律的一个理论推论，这些定律如今已被人类接受。多元宇宙甚至可能是这些定律的一个不可避免的结果:一个由量子物理学支配的暴胀宇宙，几乎必然会得到多宇宙。但是，就像弦理论一样，它也有存在一些无法解释的问题:它不能预测我们已经观察到的任何东西，它也不能预测我们可以去寻找的任何确定的东西。

图源：flickr用户Trailfan

多元宇宙对理解我们所生活的宇宙没有提供任何辅助。它也没有解决我们目前面临的突出问题。（如果你说它可能是类似于真空能量、人择原理或宇宙常数，那你可能是没有理解解释的意思）最不妙之处在于，多元宇宙没有做出任何我们可切实去观测的预测。

那么当我们把它们放在一起，意味着什么呢?这意味着多元宇宙假设我们目前对宇宙及其历史的认识可能是正确的。在我们观测到的宇宙之外，可能还有更多的宇宙，它们始于其他大爆炸，但永远不会与我们自己的宇宙发生相互作用。

但这也意味着它超出了理论上的可测试范围。我能想到来检验它的唯一方法可能将是灾难性的:恢复膨胀状态。假设你可以在打破量子纠缠时观测到一些东西(我不确定你能不能)，将多个被拉伸到不同膨胀区域的星体或星系重新纠缠在一起，看看膨胀是否结束，并在不同的时间产生了不同的事物。

图源：NASA / STScI / A. felix。

上述假设首先需要在大爆炸中能够幸存下来，所以祝你好运。除非你能，否则我是持怀疑态度的:多元宇宙可能很有趣，而且它似乎是物理学定律最终不可避免的理论结果。但是，在我们能够科学地检验它之前，它还不足以成为一门科学。当然也有可能，或许我们永远也做不到。这是一个理论上的推测，一个有意义的推测，但它不是一个科学的理论，由于宇宙的局限性，它可能永远不会成为一个科学理论。

那它是什么呢?这可能是我们将要理解的一类新课题:我们所遇到的第一个由物理驱动的形而上学。这是第一次，我们重新认识到我们的宇宙的局限，了解其中的信息，以及这些信息对我们了解宇宙意味着什么。除此之外呢?然后呢?也许那才是形而上学真正的起源，是多元宇宙存在的地方。

作者: Ethan Siegel

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