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平行宇宙

在20世纪50年代，有的物理学家在观察量子的时候，发现每次观察的量子状态都不相同。而由于宇宙空间的所有物质都是由量子组成，所以这些科学家推测既然每个量子都有不同的状态，那么宇宙也有可能并不只是一个，而是由多个类似的宇宙组成。平行宇宙概念的提出，得益于现代量子力学的科学发现。有学者描述平行宇宙时用了这样的比喻，它们可能处于同一空间体系，但时间体系不同，就好像同在一条铁路线上疾驰的先后两列火车；它们有可能处于同一时间体系，但空间体系不同，就好像同时行驶在立交桥上下两层通道中的小汽车。

• 研究现状

2007年 8月，科学家在研究宇宙微波背景辐射（CMB）信号时发现了一个巨大的冷斑（cold spot），其中完全是“空”的，没有任何的正常物质或者暗物质，也没有辐射信号，为什么宇宙中会存在如此怪异的时空。为了寻找这个答案，科学家认为这是另一个宇宙的证据，冷斑现象可能使得宇宙学家推出一种结论，暗示人们所处的宇宙之外还存在平行宇宙。科学家通过普朗克望远镜观测到的辐射数据发现我们的宇宙可能是10亿个宇宙中的一个，第一次有证据显示平行宇宙是存在的。

普朗克望远镜绘制的地图显示了微波背景辐射的分布情况，科学家认为大爆炸后期残留的辐射均匀分布于宇宙空间中，尤其是在南天。北卡罗莱纳州大学教堂山分校理论物理学家劳拉·梅尔西尼-霍顿博士与来自卡内基·梅隆大学教授理查德·霍尔曼在2005年就预言了异常辐射的存在，并认为由于平行宇宙的存在导致了辐射分布异常。梅尔西尼-霍顿博士认为普朗克探测器的数据支持了平行宇宙存在的假设，这意味着在人们所处的宇宙之外还存在无限多的宇宙，正是由于其他宇宙的拖拽效应使得南天出现分布不均的辐射。

宇宙微波背景辐射信号中的巨大冷斑跨度差不多达到10亿光年，位于波江座方向上，理论物理学家劳拉·梅尔西尼-霍顿博士认为这是另一个宇宙的信号，如果该发现被证实，那么这将是人类有史以来在本地宇宙时空外发现的第一个宇宙。宇宙微波背景辐射来自于宇宙大爆炸后残留的信号,存在于微波波段，NASA的威尔金森微波各向异性探测器和斯隆数字巡天拍摄的图像也显示我们的宇宙存在巨大的空洞，这一证据在2004年就被科学家发现。

事实上，关于冷斑的问题已经成为天文学家研究的重点，后来的研究显示这片神秘的宇宙时空并非完全不存在物质，在其周围存在小规模的星系，比起其他天区的星系，这些星系的跨度以及辐射都十分小，计算表明，宇宙空洞附近天体的辐射量比宇宙中其他可见时空辐射量减少大约20%至45%。然而，为什么宇宙中会形成如此奇怪的时空呢？比如距离银河系80亿光年处就存在一个直径大约为90光年的宇宙空洞，当前的宇宙大爆炸以及宇宙形成理论很难解释为什么可以形成这些空洞，它们的形成机制依然是个迷。

爆炸超新星明亮的星星云。遥远的星系抽象图像。由 Nasa 提供的这幅图像的元素

平行宇宙梅尔西尼-霍顿博士为主的研究小组认为这是另一个宇宙存在的证据，根据弦理论预言，宇宙之外还存在其他宇宙，每一个宇宙都拥有独特的物理属性。另一种观点认为冷斑的出现与宇宙膨胀有关，作为引力长程作用的结果，宇宙中出现了大型空洞，目前观测到的大空洞出现在北半球的天区，科学家预测在南半球天区也存在一处巨大的冷斑，但是研究小组认为宇宙空洞的出现存在随机性。

根据普朗克探测器的数据，梅尔西尼霍顿博士认为自己的假设已经被证明，在人们所处的宇宙之外还存在更多的平行宇宙，由于这些宇宙的存在，导致了背景辐射的异常，这一切都体现在宇宙学理论无法解释的冷斑时空中。隶属于欧空局的普朗克空间望远镜具有非常高的观测精度，其绘制的精确CMB图像为科学家打开了一扇通往另一个时空的大门。

据《星期日泰晤士报》称，剑桥大学理论物理学教授马尔科姆·佩瑞认为，该发现有极高的可能来佐证“多重宇宙”的存在。他的同事天体物理学教授乔治·埃弗斯塔西欧对此也表示支持：“多重宇宙的论调现在听起来仍然让有些人感到怪异，这情况就像当年大爆炸理论的提出一样。不过，现今我们已经掌握了有力的证据，这必将彻底改变人们对于宇宙的认知。

• 存在证据

2014年10月31日，物理学家称，“平行宇宙”的确存在，给不同版本的“我们”提供生存空间。不仅如此，平行宇宙之间还会相互影响，所以才会出现微观层面种种奇怪的物理学现象。英国格里菲斯大学和美国加州大学学者联合提出上述理论。他们认为，平行宇宙不仅存在，而且相互影响，并非各自独立地发展变化；而相互作用，恰好能够解释微观物理研究发现的粒子奇怪的反应。

格里菲斯大学物理学教授霍华德·威斯曼说：“大概在1957年左右，量子物理学界出现了平行宇宙的想法。照此推断，量子测量每进行一次，一个宇宙就会产生出新的分支宇宙。所以就产生了无数的可能性——在有的宇宙里，陨石没有砸中地球，恐龙们幸存下来。再换一个宇宙，澳大利亚就成了葡萄牙人的殖民地了。

此前，学者休·埃弗雷特发现量子粒子能够同时拥有两种不同的状态，因此提出了粒子以不同状态在不同世界同时存在的理论。按照这一理论，粒子在两种状态、两个世界之间不必二选其一，而是可以二者兼得。威斯曼和同事们认为，人们所处的宇宙不过是浩如烟海的众多的宇宙中的沧海一粟。这些宇宙同时存在，有的和人们所在的宇宙相似，有的则大不相同。威斯曼还表示，比较“靠近”的宇宙会相互排斥，增加相互之间的差异。

• 类型层次

提出时间

美国麻省理工学院的宇宙学家马克斯·泰马克（Max Tegmark）热衷于研究平行宇宙，他说道：“对于我来说最有意思的问题不是平行宇宙是否存在，而是到底有多少种平行宇宙。”在2003年的《科学美国人》杂志里，有一篇由他所写的关于平行宇宙的专文，文中他将平行宇宙分成四类。根据泰马克的分类，越处于上位的宇宙，越容易扩张，越容易涵盖处于下位层次的宇宙。多元宇宙。

第一层：视界之外

如果空间是无限的，而且物质分布在大尺寸上是足够均匀的，那么即使最不可能发生的事情也必然发生在某处。特别地，应该存在无限多有人的行星，而且包括不是一个而是无限多和一样的外表、姓名、记忆的人。无限多和可观测宇宙大小一样的区域确实存在，在那里任何可能的宇宙历史都会实际存在。这就是第一层平行宇宙。

混沌暴涨理论（Chaotic Inflation Theory），可对无限的遍历的宇宙进行一般性预测。这个宇宙是无限的，应该包含了能实现所有初期条件的哈勃体积。

因此，无限的宇宙包含了无限数量的哈勃体积。他们虽然全部具有同样的物理法则与物理定数，但对于类似物质分布的配置却几乎与人们所处的哈勃体积不同。但是正因为存在着哈勃体积，超越事件视界（Event Horizon）的、结果类似的或者相同的配置的哈勃体积才得以存在。据体格马克测算，与人们居住的相同大小体积和配置的星体存在于距我们大约115（比古戈尔普勒克斯大的数字）米的地方。这种推论假定了看似与哈勃状态一样形式的分布，但是实际上是什么样的分布都是可能的。这就意味着人们所特定的哈勃体积在实际上是唯一的存在。

第二层：后暴胀泡沫

作为宇宙的膨胀理论变形的混沌暴涨理论，平行宇宙是以整体方式进行扩张的，这种扩张会一直持续下去。但是宇宙的某个领域却停止扩张，呈现各异的泡沫形态。这种泡沫就是不发达的第一层的平行宇宙。安德烈.林地及Vitaly Vanchurin计算得出此宇宙的数量是10000000个计量单位。可能不同的泡沫都经历过原发的对称性的破裂，其结果是拥有了不同物理定数的不同性质。此层次包括了约翰·惠勒（John Archibald Wheeler）的振动宇宙论（Oscillatory Universe Theory）和李·斯莫林（Lee Smolin）的多产宇宙论（Fecund UniversesTheory）。

第三层：量子力学中的多世界解释

休・埃弗雷特的多世界解释（MWI）是为数众多的主流量子力学的解释中的一个。作为量子力学的一个侧面，不是单个观测就可以绝对预测的。反而可能在更大范围引发不同的概率。根据MWI理论，这些不同的观测结果与不同的宇宙分别对应。如同摇动一个六面的骰子一样，其结果和量子力学的可观测量是一致的。与骰子的6面向相对应的6种宇宙得以显现。（更为正确的是，MWI理论中，尽管宇宙的存在具有单一性，但在向多元世界分裂后，他们通常是无法互相作用的。）

planet - space

平行宇宙泰马克认为第三层的平行宇宙在哈勃体积内的含量并不比一～二层的平行宇宙概率大。事实上，在有相同的物理定数的第三层的平行宇宙中，由分裂而形成的所有的不同的世界在层次一的平行宇宙中的多个哈勃体积中都可以找到。泰马克做了如下阐述：第一层和第三层的唯一不同就是人的复体居住在哪里的差别。在第一层当中，居住在三次元空间的任何一个地方。在第三层当中，居住在无限次元的与希尔伯特空间（Hilbert Space）内的其他量子不同的世界中。同样，拥有不同物理定数的全部的层次二的泡沫宇宙在事实上，可以看作是在第三层的平行宇宙中在原发性的对称性破裂瞬间所产生的“世界”。

与多世界有关的观点包括了理查德·费曼（Richard Phillips Feynman）的复数历史（Multiple Histories）解释及H. Dieter Zeh的多精神解释（Many-minds interpretation）。

第四层：终极集合

终极集合假说由泰马克自身所倡导。可以采用不同的数学结构进行记述的宇宙被认为是全部以对等的方式而实际存在的。不可观测的宇宙的不同的低能量的物理法则并不包括其中。泰马克倡导如下的观点。抽象数学是非常普遍的存在，（从人类的暧昧的语言中分离出来）无论以什么样的纯粹的语言都可定义的万物的通用理论（TOE）都脱离不了数学结构。比如，包含不同种类的实体（用语言的表述的话）及其关系（再用语言表述）的TOP不仅被数学者们称为集合论模式，通常也把该种集合论的模式看成是构成的形式体系。这就暗示了所有的可以想象的平行宇宙理论在层次四阶段可以被记述。因为层次四的平行宇宙包含了全部的其他的集合，从而成为了平行宇宙阶层的上限。导致了失去考虑层次五的平行宇宙的余地。

尤尔根·施密特胡贝尔（Jürgen Schmidhuber）提出了“数学的构造的集合”并没有被明确的定义这一不同意见。他只赞同构造性数学（Constructive mathematics），即通过电脑程序可以进行记述的宇宙表述。其中，输出位可以被控制在有限的时间内，控制时间的本身会因为库尔特的极限而受到程序的影响无法做出预测，但是由于非停止程序的原因，可以被记述的宇宙的表述非常明确的包含其中。另外，他对相对受限的可以进行极快运算的宇宙集合提出了明确的异议。

次元宇宙

多元宇宙适居带

蓝色发光量子分形图案

多元宇宙-内部结构模型图　　目前，最大的适居带并不是我们认为中的宇宙，而是假设中的宇宙中的宇宙，也就是宇宙学家所说的多元宇宙。在我们的宇宙变得一片昏黑之后，另一个或者多个宇宙将负责将生命之火继续传递下去。

通常所说的宇宙是指我们能够观察到的一切，其中包括控制它的物理学定律。数量惊人的宇宙可能正如科幻小说和影片所描述的那样，而我们这个宇宙只是千千万万宇宙中的一个。现在，宇宙学家正利用一项名为“暴胀”的理论创建多元宇宙模型。

　　当前有关早期宇宙的最重要模型——暴胀宇宙论认为，整个可以观测到的宇宙开始于一个小斑点。这个斑点位于一个由大爆炸产生的可能永不消逝的存在物。在大爆炸后10至30秒时间里，这个斑点经历了一个超高速扩张时期，因此才有“暴胀”之说，扩张之后的宇宙形成我们现在看到的一切。虽然听起来非常怪异，但这个模型拥有一些合理的观测上的支持。

　　相比之下，一些宇宙学家的步子迈得更大一些，在他们看来，暴胀也可以在其它时间在其它地方出现，当时发生了其它创世时刻并随后经历自身的暴胀，成为单个的小型宇宙。物理学家将这种增殖现象称之为“永恒暴胀”。这种永恒性导致单个宇宙数量达到近乎无穷多的程度，每一个宇宙都拥有属于自己的物理学定律。这种现象与弦理论相当怪异的预言相吻合。弦理论是一种基础物理学模型，认为可能存在大约10500组不同的定律。

弗瑞德·亚当斯表示：“在这些宇宙中，部分宇宙的地心引力可能比我们所在的宇宙大或者小。其它宇宙控制原子和分子的电磁力可能存在差异。其它不同类型宇宙的生命形成过程可能呈现出戏剧化。”

适居带存在拥有更大可能性

　　虽然尚未发现存在这些多元宇宙的证据，但这并不能阻止理论学家对此进行各种各样的推测。在我们生存的宇宙，物理学定律似乎经过恰到好处的校准，以允许拥有稳定轨道的长寿恒星、行星以及允许复杂化学过程发生的分子存在。所有这些似乎都是形成生命的前提条件。亚当斯说：“人们经常问的一件事情是其它宇宙的恒星习性。如果是一些无法形成恒星的宇宙，它们可能就是一个个不毛之地。”

亚当斯严肃对待这个问题，并开始一项有关“另类”物理学以及影响恒星形成的研究。他说：“我决定进行一次实实在在的计算，看看能否将所有这些推测归结为一个适当的问题。4个基本力(重力、电磁力以及强弱核力)的每一个均拥有一种类型的理论按钮，这个按钮可以调大和调小以改变强度。我决定对一系列理论上的恒星模型进行计算，以确定多大的力孕育了工作恒星。”

　　计算结果令很多人惊讶不已。亚当斯说：“很多人认为只有数量极少的气泡宇宙拥有支持生命存在的条件。”亚当斯的计算结果发现，功能恒星在物理学变异方面较任何人认为的更具弹性。由于恒星是生命形成的前提条件，这些发现暗示生命适居带的存在拥有更大可能性。

亚当斯的四分之一模型能够孕育出长寿恒星，但同时也提出一个非常重要的告诫。亚当斯并未指出在一个随机选中的小型宇宙中，任何给定强度的重力或者电磁力拥有多大形成恒星的可能性。他说：“你需要的是将我所做的工作与一个多元宇宙的可能性分布结合在一起。”换句话说，我们需要了解有关小型宇宙物理学定律变异的统计学，在暴胀宇宙论中，并不存在指导科学家选择有关小型宇宙物理学的原则。

黑洞孕育新宇宙

　　加拿大安大略省沃特卢的普里美特理论物理学研究所理论物理学家李·斯莫林(Lee Smolin)提出一个富有争议的想法，即对其它宇宙进行可以测试的预测。在此过程中，斯莫林让有关适居性的研究较亚当斯的推断相比更为理想。

　　上世纪90年代初，斯莫林提出了一个多元宇宙模型，这个模型在很大程度上有别于暴胀宇宙论的小型宇宙。他的模型关注的是黑洞歪曲时间和空间的方式。自上世纪60年代以来，一些理论学家便开始传播这一想法，当时一颗大质量恒星塌陷成一个黑洞，黑洞可能孕育出一个新的宇宙。斯莫林的研究一直建立在这一想法基础之上。

黑洞产生的宇宙在很大程度上有别于与永恒暴胀有关的宇宙。在暴胀这种情况下，有关一个宇宙与另一个宇宙的物理学之间没有任何联系。斯莫林指出，这个黑洞模型在很大程度上趋向于确定类型的物理学。他说：“任何产生更多黑洞的宇宙都将形成更为危险的宇宙。它的物理学将遗传给自己的女儿。”作为结果，应该存在一个类似于自然选择的过程，这一过程更青睐在物理学方面能够形成更多黑洞的宇宙。类似这样的宇宙成为多元宇宙的统治者。

斯莫林的模型拥有两大重要优势。首先，它解释了我们的宇宙为何拥有当前的物理学定律，类似我们的宇宙形成可产生黑洞的大质量恒星，这些宇宙在很大程度上被选中。其次，它解释了为什么我们的物理学定律允许生命存在，原因在于：允许恒星存在的元素恰好与允许地球生命生物学存在的元素一致。

　　实际上，斯莫林的模型还拥有第三个优势。斯莫林指出，他的黑洞多元宇宙假设能够进行检验。能够孕育最多数量黑洞的宇宙也拥有最多后代，我们的宇宙应该是形成黑洞的最理想选择。斯莫林的假设——包括有关宇宙暴胀以及最重稳定中子星质量的想法——一直获得相关支持。他说：“这一理论是可以验证的。如果观测结果与我的预测相矛盾，这一理论就是错误的。”如果斯莫林是正确的，便说明我们不仅仅生存于一个宇宙，而是一个完整的可能充满生命的多元宇宙，即一个不受束缚的适居带

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