头条：我们的宇宙，很可能不会存在？

2023-05-29 13:52:10 来源 : 原理

我们可以轻易地就想象出，由稍微不同的物理学定律所支配的宇宙是什么样子，它们没有智能生命的出现，也没有任何一种有组织的复杂系统。那么，我们是否应该对一个能够出现我们的宇宙而感到惊讶？

【资料图】

数十年间，包括我在内的物理学家一直试图追寻这个问题的答案。但事实证明，这真的很难。尽管我们可以充满自信地将宇宙历史追溯到大爆炸后的一秒，但比那更早发生的事情却难以衡量。我们建造的加速器根本无法产生足够的能量，重现出第一纳秒内的极端条件。

但我们认为，正是在最初那不到一秒的极短时间里，我们宇宙的关键特征被铭印了下来。

宇宙的条件可以通过“基本常量”来描述，所谓基本常量，也就是自然界中固定的值，比如引力常量和光速。这些代表了如粒子质量、力或宇宙膨胀等参数的大小和强度的常量大约有30个。但我们的理论并没有给出这些常量的值的大小。相反，我们需要对它们进行测量，再将测得的值代入方程中，才能准确地描述自然。

这些常量的值处于一种能让恒星、行星、碳和最终的人类等复杂系统得以演化的范围。物理学家发现，如果将其中某些参数仅仅微调百分之几，就能让我们宇宙中的生命不复存在。因此，生命存在这一事实的背后，是有一些深层原因的。

有些人认为，这只是一个幸运的巧合。但另一种解释是，我们生活在多元宇宙中，它包含有着不同的物理规律和不同的基本常量值的域。大多数的域可能完全不适宜生命存在。但从统计学上讲，少数的域对生命应该是友好的。

即将到来的革命？

物理现实的范围是什么？

我们相信，它比天文学家所能观察到的区域更广泛，即使在原则上也是如此。但它绝对是有限的，就像在海上有一条我们视野范围之外的地平线一样。我们不认为海洋会在地平线之外停止，我们也认为星系可能存在于我们可观测的宇宙极限之外。在我们加速膨胀的宇宙中，就算是很久之后我们的后代也永远无法观测到。

大多数物理学家都同意，有一些我们永远看不到的星系，而且这些星系的数量已经超过了我们可观测到的星系数量。如果它们延伸得足够远，那么我们可以想见的所有事情都可能会一遍又一遍地重复发生。在遥远的地平线之外，我们可能都有某种化身。

这个巨大的域，是由“我们的”大爆炸产生的结果，并且它很可能受到与我们的可观测的宇宙一样的物理规律支配。但我们的大爆炸，是唯一的大爆炸吗？

暴胀理论表明，早期宇宙经历了这样一段时期，即它的大小每经过万亿分之一秒就会翻一番。这个理论是得到了真正的观测支持的。它解释了为什么宇宙是如此之大、如此平滑，除了一些是星系形成的“种子”的涨落和涟漪。

但包括安德烈·林德在内的物理学家已经表明，在对这个古老时期中，无法确知的物理学的某些独特但又合理的假设之下，会产生一种“永恒”大爆炸，每一次都会带来一个新的宇宙。

弦理论是将引力与微观物理学定律相统一的一种尝试，它认为宇宙中的一切都由振动的微小的弦组成的。它提出了一种假设，那就是存在着远超我们认知的更多维度。这些额外维度被紧密地压缩在一起，以至于我们没有注意到它们。每种类型的进化都可能创造出具有不同微观物理学的宇宙，因此当其他大爆炸冷却时，它们产生的宇宙可能受到不同的物理学定律支配。

因此，从这种更宏大的角度来看，我们所认为的“自然定律”，可能只是主导了我们自己的这个宇宙区块的局部定律。

我们只能看见很小一部分宇宙。（图/NASA， James Webb Telescope）

如果这就是物理现实，那么我们就有了一个探索“反事实”宇宙的真正动力，探索什么样的范围或参数会允许复杂性的出现，而哪些又会导致一片荒芜或者“胎死腹中”的宇宙。

令人兴奋的是，这类研究正如火如荼地进行。最近的研究表明，甚至可以设想一些对生命的友好程度比我们更胜的宇宙。然而，大多数对物理常量的“调整”，会造成一个荒芜的宇宙。

也就是说，有些人是不喜欢多元宇宙这个概念的，他们担心这将让人们对能解释常量的基本理论的渴望，变成一场徒劳无功的追寻，就像开普勒将行星轨道与嵌套的柏拉图立体联系起来的数字命理学追求那般。

但我们的好恶与物理现实的实际情况无关，所以我们必须对即将发生的宇宙学革命的各种可能性持开放的态度。

首先，我们已经有了哥白尼式的认识，知道地球并不是太阳系的中心，它只是围绕太阳公转。接着，我们又意识到，在我们的银河系中有不计其数的行星系统，而在我们可观测的宇宙中又存在着不计其数的星系。

那么，我们的可观测领域，也就是“我们的”大爆炸，会不会是一个大得多的、可能相当多样化的组合中的一个小部分而已？

物理学还是形而上学？

我们如何得知我们的宇宙有多么“非典型”？要回答这个问题，我们需要计算出每个常量组合的概率。而这是一个我们还无法解决的复杂问题，这不得不等待理论前进了一大步之后再说。

最终，我们并不知道是否还存在其他的大爆炸。但它们不仅是形而上学。有朝一日，我们也许有理由相信它们的存在。

明确地说，假如我们有这样一个理论，它可以描述超早期大爆炸的极端条件下的物理学，并且如果它也可以在其他方面得到证实，比如通过在粒子物理学的标准模型中，推导出了一些无法解释的参数，那么它也预言了多次大爆炸，我们自然就应该认真对待这个理论。

批评者有时会说，多元宇宙是不科学的，因为我们永远无法观测到其他宇宙。但我不同意这一点。我们也无法观测黑洞的内部，但我们相信物理学家罗杰·彭罗斯所说的在那里发生的事情，因为他的理论与我们可观测的许多事物是一致的，因而具有很高的可信度。

大约15年前，我在斯坦福大学的一次专题讨论中，被问及我们对多元宇宙概念的重视程度，比如“你会赌上你养的金鱼、你养的狗，还是你自己的性命”。

我说我几乎达到了“我养的狗”的水平。林德说他差不多会赌上自己的命。后来，物理学家史蒂文·温伯格在被告知此事时说，他“很乐意赌上马丁·里斯的狗和安德烈·林德的命”。

可悲的是，我怀疑林德、我的狗和我都会在答案揭晓之前死去。

事实上，我们甚至不确定我们能理解这个答案，这就好像量子理论对猴子来说太难了一样。可以想象，机器智能可以探索一些弦理论的几何复杂性，并得出比如标准模型的一些通用特征。然后我们就能对这种理论抱有信心，并认真对待它的其他预测。

但我们可能永远不会有“啊哈”那样的顿悟时刻，而那对于理论学家来说是最大的满足。物理现实在最深的层次上可能太深奥了，只能等待后人类物种的到来才能完成对它的阐释。

这或许有点令人沮丧，但也可能令人振奋，具体取决于你的个人喜好。但这都不是认为多元宇宙不科学的理由。

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