O你的宇宙是广阔的,大部分是空的。即使我们所怀疑的数十亿颗行星中有很多都有生命,但大多数宇宙都是不可居住的,而我们所知道的任何方式都无法到达这些星球。这就在我们的银河系中,它是我们所能看到的宇宙部分(即“可观测宇宙”)中约1000亿个星系之一,而这个星系本身只是一个更大宇宙的一部分,这个宇宙可能在太空中无限延伸。然后,有一种可能性,由于一些理论的结果而产生,那就是宇宙只是多元宇宙的一部分。所有这些事情都会导致无足轻重的感觉,这是可以理解的。
那是入口点亚当·弗兰克(Adam Frank)最近在诺第留斯公司(Nautilus)的职位上用的这个宇宙是否特别,尤其是考虑到它可能只是多元宇宙的一小部分?如果我们的可观测宇宙是众多宇宙之一,但却是唯一一个支持生命存在的宇宙,这是否能在某种程度上恢复我们的特殊地位?弗兰克将这个问题与哥白尼原理联系起来,哥白尼原理是现代宇宙学的核心概念。
哥白尼的主要天文学著作发表后的四个世纪里,他已成为科学革命的象征:改变了我们对世界的看法,从公认的智慧转变为经验主义的知识。哥白尼原理实际上是哥白尼思想的延伸,而不是他写的东西。这个观点的核心是,地球不仅不是太阳系的中心,它在整个宇宙中也没有特殊的地位。一个来自遥远星系Gleethnorp行星的瞪大眼睛的外星天文学家,在可观测宇宙中计算出的星系数量与我们大致相同,分散的方式也大致相同。如果我们不是从Gleethnorp行星,而是从一个完全不同的“口袋”宇宙来观察星系,情况会和我们所在的宇宙一样吗?这是不可能的。许多多元宇宙模型都包含这样一种观点:与我们分离的其他口袋宇宙可能有不同的物理参数,这意味着它们可能完全无法支持生命。我们所居住的那一小块宇宙,对于某些物理性质(例如,力量的相对强度)有着恰如其分的价值,足以让生命得以存在。为什么我们的宇宙似乎是如此完美地为我们设置在这里,这个问题被称为“微调”问题。对某些参数的轻微改变将导致一个无法承载生命的宇宙,甚至没有恒星和星系。这仍然符合哥白尼的原理,因为其他的口袋宇宙与我们的没有联系,在任何一个口袋宇宙中都没有特殊的位置。 Nevertheless, as Frank wants to know, is我们的袖珍宇宙特别,有点特权?
我们没有更多的证据证明多元宇宙,正如我们没有证据证明地球以外的生命一样,尽管我们有理由认为两者都存在。
多元宇宙对许多人来说是非常不舒服的,但它不仅仅是一个想法(或者像弗兰克所说的“模因”)。膨胀——我们的宇宙在其最早的时刻极为迅速的膨胀——几乎肯定会产生从未与包含我们可观测宇宙的区域接触过的区域。从这个意义上说,我们得到了一个多重宇宙,作为这个理论的结果,没有额外的假设,因为每个口袋都是一个平行的宇宙,我们无法接近,并且可能有不同于我们的物理参数。如果我们能够确定不同口袋宇宙之间物理性质的可能范围,这就可以解决微调问题。多元宇宙可能包含大量具有不同参数的袖珍宇宙,而我们恰好处在一个恒星star-nosed摩尔,可以存在。
暴胀理论最好的证据来自宇宙微波背景(CMB,见上图顶部):宇宙大爆炸38万年后,可观测的宇宙变得透明时所遗留下来的辐射。这种辐射的温度在整个天空中几乎没有波动,即使在可观测宇宙的两侧,如果宇宙以我们今天看到的速度膨胀,它们永远不会相互接触。通货膨胀解释了这些地区是在宇宙很年轻的时候就有了联系,在宇宙微波背景形成之前,它们就被迅速的膨胀带到了很远的地方。膨胀并不是绝对的——大多数宇宙学家承认它可能发生过,因为观测已经基本上排除了它的其他选择,尽管我们需要一种新的测量方式来更直接地看到它的影响。
多元宇宙也会出现在弦理论中如果你考虑这10个中的每一个500或者说,可能的“真空状态”——被称为“弦理论图景”——是一个独立的口袋宇宙。无论是暴涨还是弦理论,口袋宇宙的存在都是物理学的问题,而不是形而上学的问题(关于存在的哲学)大爆炸之前是什么,可能很难确定它们的存在。就我个人而言,我不是弦理论的粉丝(所有的弦理论学家也都不是),但我已经不情愿地接受了这个观点,即多元宇宙的暴涨理论很可能是真实的——就像通常的科学家声明的那样,如果证据与我相悖,我愿意被说服。在任何情况下,我们都不需要调用弦理论来看到我们所拥有的可观测宇宙中存在多元宇宙的可能性。
我们知道宇宙有能力支持生命,任何物理参数都必须符合这一明显的事实。除此之外,我们还不能继续下去:我们没有更多的证据证明多元宇宙存在,就像我们没有证据证明地球以外存在生命一样——尽管我们有理由认为两者都存在。令人不安的可能性是,还有其他口袋宇宙,但我们只能间接地了解它们。这并不会让它们变得不真实,只是让人不舒服。
微调是一个真正的难题,多元宇宙可能无法解决它,这取决于其他宇宙可能的参数。即使是大量的平行口袋宇宙也不会带来无限的可能性。(如果你能检查所有的10个500可能的宇宙在弦理论中,你永远也找不到一个低质量的物体在轨道上支撑着一个高质量的物体,或者一个我是弦理论爱好者的宇宙星球大战(前传)因此,如果不了解其他宇宙的有限可能性,或者如果它们确实存在,就不可能说我们的特定宇宙是否特殊。
无论如何,形而上学并没有发明多元宇宙,也不能解决微调问题。
马修·弗朗西斯是一位物理学家、科学作家、演说家、教育家,经常戴着一顶时髦的帽子。我目前正在写一本关于宇宙学的书,暂定书名《小路,黑暗的天空:宇宙之旅》.








