歡迎來到平行宇宙_穿越平行宇宙

如果感觀之門能被完全洗凈，一切事物將以原本的樣貌呈現(xiàn)，不受任何限制。因為人們大多自我封閉，從他們洞穴的縫隙來看事情。

威廉·布萊克（William Blake）

《天堂與地獄的聯(lián)姻》（The Marriage of Heaven and Hell）

有兩樣東西是無限的：宇宙和人類的愚蠢，而我不能確定前者。

被認為是愛因斯坦所說

準備好接受非議了嗎？到目前為止，本書所探討的大部分內(nèi)容都是被廣為接受的主流科學理論。而現(xiàn)在，我們即將進入一個充滿爭議的疆域，許多物理學家在這里唇槍舌劍、互不相讓，有的支持，有的反對。

是否存在另一個你，也在讀這本書呢？當你決定繼續(xù)讀下去時，他卻沒有讀完這句話就放棄了？他是否也住在一顆叫作地球的行星上，那里也有迷霧繚繞的山林、肥沃的土地、整齊排布的城市，并同其他7顆行星一起圍繞著一顆恒星運轉？這個人過去生活的方方面面都和你一模一樣——直到現(xiàn)在，你決定讀下去，而他決定放棄，這個差異仿佛一個岔路口，讓你倆的人生道路終于走向不同的方向。

你可能會覺得這種想法很奇怪，一點也不合理。我必須承認，這也是我的第一反應。但是，看來我們不得不接受它，因為這正是現(xiàn)今最簡單也最流行的宇宙學模型作出的預測：另一個你真的存在，他就居住在10¹⁰²⁹米之外的一個星系中。這個命題甚至不需要將現(xiàn)代物理學的推測作為前提，其前提僅僅是：空間是無限的，并且均勻地充滿了物質(zhì)。另一個你只是永恒暴脹理論的一個簡單預測，這個理論與目前所有的觀測證據(jù)都吻合，并不露聲色地成了宇宙學領域諸多計算和模擬的基礎。

宇宙的真正意義

在我們熱切討論其他宇宙之前，有一件非常重要的事，那就是先弄清楚我們自己的宇宙代表著什么。以下是本書將涉及的術語。

●物理實在：一切存在的事物。

●我們的宇宙：在物理實在中，本質(zhì)上能被我們觀測到的部分。

我們的宇宙

是一個球形的空間區(qū)域，在它之中發(fā)出的光線經(jīng)過大爆炸以來140億年的時間后，能夠到達我們?；旧舷襁@樣：

如果我們忽略掉下一章將講到的復雜的量子效應，那此處對宇宙的定義也是等價的。在過去的幾章里，我們把這個區(qū)域稱為“我們的可觀測宇宙”。它還有一些聽起來更極客范兒的古怪名字，像是“我們的視界體積”（horizon volume）或“我們的粒子視界內(nèi)的區(qū)域”（the region within our particle horizon），這些名字在天文學家中很流行。天文學家還喜歡談論“哈勃體積”（Hubble volume），它的尺度也差不多大，代表著星系退行速度小于光速的區(qū)域。

由于可能存在其他宇宙，我認為，只是簡單地把我們的宇宙簡稱為“宇宙”有點傲慢自大，所以我會盡量避免這么稱呼。但是，這顯然只是個人喜好問題，比如紐約人就習慣把紐約城簡稱為“the city”，而美國人和加拿大人則把僅有兩國參加的棒球比賽稱為“世界大賽”。

你也許會覺得這些定義很合理，但是請小心，有些人在使用它們時的意思并不一樣，這可能會帶來困惑。尤其是，有些人會使用我盡量回避的“宇宙”一詞來代表一切存在的事物，在這種情況下，根據(jù)他們下的定義，就根本不可能存在平行宇宙了。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)定義了我們的宇宙，那么，它究竟有多大呢？正如我們之前所討論的，我們的宇宙是一個球形的區(qū)域，地球位于這個球形的中心。靠近我們宇宙邊界的物體發(fā)出的光線經(jīng)過140億年的旅途，才剛剛到達我們身邊。現(xiàn)在，這些物體與我們之間的距離大約為5×10²⁶米^[11]。就目前所知，我們的宇宙包含著10¹¹個星系、10²³顆恒星、10⁸⁰個質(zhì)子和10⁸⁹個光子（也就是光的粒子）。這些當然是相當大的數(shù)字，我們宇宙中的東西可真多呀。但是，在更遙遠的空間里，是否還存在更多東西呢？正如我們之前提到的，暴脹理論的預言告訴我們，答案是肯定的。如果你的分身所棲居的宇宙真的存在，那也將是一個大小差不多的球形，球心正是他所在的“地球”。我們看不到那個宇宙，也不可能與之接觸，因為光線和其他信息沒有足夠的時間到達我們。這就是最簡單的（但絕不是唯一的）一種平行宇宙的例子。我把這種身處遙遠區(qū)域、與我們宇宙的尺度相仿的宇宙稱作“第一層平行宇宙”（Level Ⅰ parallel universe），所有的第一層平行宇宙組成了“第一層多重宇宙”（Level Ⅰ multiverse）。后文表5-2中定義了本書提到的所有多重宇宙的類型，以及它們之間的相互關系。

看到我們對宇宙的定義，有人可能會認為，“我們的可觀測宇宙只是一個更龐大的多重宇宙中的一小部分”這種觀點只會永遠存在于形而上學的領域中。然而，判斷一個理論是屬于真實的物理學還是形而上學，并不是看它有多古怪，也不是看它包含的實體是否可見，而應當考察它是否可用實驗來驗證。隨著科技的進步，實驗物理學取得了長足的進展和突破，不斷拓展著我們對物理世界的認知邊界，許多曾經(jīng)被認為難以置信、抽象至極（并且有悖直覺）的概念都經(jīng)受住了檢驗，比如地球是圓的、電磁場、高速運行下時間會變慢、量子態(tài)疊加、空間彎曲和黑洞等。下面我們將看到一個越來越清晰的事實，那就是，以現(xiàn)代物理學為基礎的理論其實都是可檢驗、可預測和可證偽的。多重宇宙也不例外。實際上，在本書接下來的部分里，我們即將探討的平行宇宙多達4個層次。所以，對我來說，最有趣的問題不是多重宇宙是否真的存在（因為關于第一層多重宇宙的爭議并不多），而是到底有幾層。

平行宇宙中，遇見眾多個人生

假設暴脹真的發(fā)生了，并讓我們的空間變得無邊無界。那么這樣一來，第一層平行宇宙的數(shù)量也會變得無窮無盡。此外，無限的空間中會充滿物質(zhì)，與我們的宇宙類似，將逐漸形成原子、星系、恒星和行星（見圖4-8）。這意味著，大部分第一層平行宇宙的歷史都與我們的宇宙大體相似。不過，絕大多數(shù)細節(jié)都與我們迥異，因為它們的初始狀態(tài)稍有不同。原因正如我們在第4章中所看到的那樣，孕育宇宙中所有結構的起伏種子是由量子漲落所產(chǎn)生的，而從實際操作的角度出發(fā)，量子漲落是隨機發(fā)生的。

我們對世界的物理描述通常分為兩個部分：一切是如何開始的，以及它們是如何演變的。換句話說，就是初始狀態(tài)和物理定律，后者決定了初始狀態(tài)隨時間的發(fā)展將如何演化。棲居于第一層平行宇宙中的觀察者眼中的物理定律與我們是相同的，但是他們的初始條件與我們不同。比如，在初始狀態(tài)中，粒子的位置可能會稍有不同，正是這一點差異最終決定了宇宙中將發(fā)生什么故事：哪些地方會變成星系，哪些地方會成為星系間的空虛之地，哪些恒星會擁有行星，哪些行星上會出現(xiàn)恐龍，哪些行星上的恐龍會因小行星撞擊而滅絕，諸如此類。也就是說，平行宇宙之間由量子引發(fā)的差異隨時間而放大，逐漸演化成了千差萬別的宇宙歷史。簡而言之，第一層平行宇宙中的學生們在物理學課堂上學的東西是相同的，但歷史課的內(nèi)容卻完全不同、百花齊放。

說了這么多，這些學生到底存不存在？感覺上，你們極不可能經(jīng)歷完全相同的人生，因為這需要太多太多巧合：地球必須形成，生命必須進化，恐龍必須滅絕，你的父母必須邂逅，你還必須讀這本書，等等。然而，這些事情同時發(fā)生的可能性并不等于零，因為我們的宇宙中就發(fā)生了這樣的事呀。如果你擲骰子的次數(shù)足夠多，即使是最不可能發(fā)生的事，也一定會發(fā)生。由于暴脹創(chuàng)造出了無數(shù)個第一層平行宇宙，這就像讓量子漲落擲了無數(shù)多次骰子，保證了你的分身存在于其中一個平行宇宙中的可能性為100%。實際上，你的分身并不止存在于一個平行宇宙中，而是無數(shù)多個平行宇宙，因為無窮大的一小部分還是無窮大。

更有甚者，無限的空間中不僅包含和你一模一樣的人，它還包含許許多多和你大體相似但略有差別的版本。所以，如果你遇到最近的那個分身，你們很可能無法交流，因為他可能只會說你聽不懂的外星語言，也擁有著和你截然不同的人生經(jīng)歷。但是，在這些講鳥語的分身中，總會有一個講英語或中文的，居住在一顆和地球幾乎完全一樣的行星上，經(jīng)歷著和你在各方面都幾乎完全相同的人生。這個人的主觀感受和你非常相似。盡管可能存在一些細微的差異，比如大腦中粒子的運動方式不同，但這太過微妙，根本無法察覺到。然而，也許正是這點毫厘之差，讓他決定放下這本書，而你決定繼續(xù)讀下去，使得你們倆的人生開始走向不同的方向。

這引出了一個有趣的哲學觀點，如果真的存在無數(shù)個和你擁有相同過去和記憶的“你”，這將扼殺掉傳統(tǒng)的決定論觀點，也就是說，即使你完全了解關于宇宙整個過去和未來的所有知識，你也不能預測自己的未來！你之所以無法預測，是因為你不知道在這么多分身中，哪一個才是“你”（他們都覺得自己是你）。由于你們的人生最終將走向不同的軌跡，所以你最多只能預測從今往后你可能會經(jīng)歷哪些可能性。

總的來說，在一個由暴脹創(chuàng)造出來的無限空間中，只要是遵循物理定律的事，就一定會發(fā)生，并且發(fā)生的次數(shù)為無窮大。這意味著，在有的平行宇宙中，你一輩子都不會拿到停車罰單，或者你的名字不一樣，或者你贏了100萬美元的彩票；甚至在有的平行宇宙中，德國贏了第二次世界大戰(zhàn)，或者恐龍依然橫行于地球上，或者地球從一開始就壓根兒沒有形成過。盡管不同平行宇宙的數(shù)量都是無窮多，但有些所占的比例更大一些。要想明白這個問題，會引出一堆迷人的話題，我們將在第10章繼續(xù)探討。

永恒暴脹的“捆綁商品”

等一下！我剛才說的一切是不是瘋了？我的意思是說，到目前為止我在這本書里所寫的東西，希望你都能覺得很合理。當然，我寫的一些科學發(fā)現(xiàn)在當初可能頗有爭議，但現(xiàn)在至少它們都被科學界的主流思想接受了。但是，在這一章，一切開始變得有點瘋狂。我們剛討論過，可能存在無數(shù)個你，正在做著我們能想象出來的所有事情——這聽起來像是胡扯，簡直是胡說八道。所以，在更加深入探討這個瘋狂的想法之前，我們需要停下來，檢查一下自己精神是否正常。首先，這些我們根本無法觀測到的種種怪異真的是科學呢，還是我已經(jīng)越出了科學的邊界，踏進了純粹的哲學思辨？

讓我們更具體一些。著名哲學家卡爾·波普爾（Karl Popper）普及了一個如今被廣為接受的格言：“如果不可證偽，那就不是科學?！痹谖锢韺W中，人們所做的一切幾乎都是用觀察來驗證數(shù)學形式的理論。如果一個理論本質(zhì)上不能被驗證，那從邏輯上說，它就不可能被證偽，這樣一來，根據(jù)波普爾的定義，它就是不科學的。由此可以得出結論，理論是唯一有希望具備科學性的東西。所以我們得出了以下這個重要的觀點：平行宇宙并不是一個理論，而是特定理論作出的預測。

此處所說的特定理論，指的就是暴脹這樣的理論。平行宇宙（假設它們真實存在的話）是物體，而物體是不可能具有科學性的，所以平行宇宙并不比一根香蕉更科學。

所以，我們必須對關于理論的哲學思辨問題做一些改進，這將把我們引向下面這個關鍵的問題：一個預測了不可觀測實體的理論就是不可證偽和不科學的嗎？我覺得這個問題很有趣，因為它有一個清楚明確的答案：要證明一個理論是可證偽的，我們并不需要檢驗它的所有預測，只需要至少檢驗其中一個就夠了。表5-1所示為一些類似的情況。

表5-1　一些理論及其預測舉例

由于愛因斯坦的廣義相對論成功地預測了許多可被我們觀測到的事物，比如水星繞太陽旋轉的精確軌跡、被萬有引力彎曲的光線、萬有引力的鐘慢效應等，所以我們把它看作一個成功的科學理論，并認真地相信它所作出的那些不可觀測的事物。比如，黑洞視界內(nèi)的空間是連續(xù)的^[12]，并且在視界上也不會發(fā)生什么稀奇古怪的事，這與早期的錯誤觀念是相悖的。與之相似，暴脹理論也作出了許多成功的預測，于是它也成了一個成功的科學理論，這使得我們也應該相信它作出的其他預測——不管是可檢驗的預測（比如，未來的宇宙微波背景實驗結果將是什么樣），還是看起來不可檢驗的預測（比如，平行宇宙的存在）。表5-1最后3項所涉及的理論將預測出其他類型的平行宇宙，我們將在本書后面的章節(jié)中進行討論。

關于物理理論，還有一件重要的事就是，如果你喜歡某個理論，那你必須全盤接受它的一切。你不能說：“好吧，我喜歡廣義相對論對水星軌道的解釋，但是我不喜歡黑洞，所以我決定把后者從腦子里刪除?！蹦悴荒苓@么做。如果你要選擇廣義相對論，就絕不能拋棄黑洞，這就像你不能買一杯咖啡后卻不接受里面的咖啡因一樣。廣義相對論是一個嚴格的數(shù)學理論，沒有修改的可能性；要么你就全盤接受它的所有預測，否則你就得從零開始，自己發(fā)明一個符合廣義相對論所有成功的預測，但是卻不存在黑洞的全新數(shù)學理論。這簡直比登天還難。并且，到目前為止，所有這樣的嘗試都失敗了。

同樣，平行宇宙也是永恒暴脹理論不可或缺的一個預測。它們就像一包捆綁銷售的商品，如果你不喜歡它們，你就得去尋找一個不同的數(shù)學理論，它不僅要能解釋爆炸問題、視界問題和平坦性問題，還必須能創(chuàng)生出宇宙的種子漲落——同時預言平行宇宙不存在。事實證明，這也難于上青天。這正是為什么在我的同行們中，越來越多的人選擇相信平行宇宙（盡管常常極不情愿）。

所有可能發(fā)生的事，都一定會發(fā)生

現(xiàn)在我們已經(jīng)解決了一件事——我們不用為在本書里討論平行宇宙而感到不好意思，即使這本來應該是一本科學書籍。但是，科學的東西也不一定完全正確，所以，讓我們一起來更仔細地看看平行宇宙的證據(jù)。

在本章前文，我們已經(jīng)看到，包含著你眾多分身的第一層多重宇宙是永恒暴脹理論的一個邏輯結論。我們也看到，暴脹理論目前是科學界在早期宇宙演化領域最流行的理論，由于這個暴脹是永恒的，所以創(chuàng)造出了第一層多重宇宙。也就是說，第一層多重宇宙的最佳證據(jù)正是我們對暴脹所擁有的證據(jù)。這是否能證明你的分身們真的存在？當然不能！在這個時刻，我們并不能100%地確信暴脹是永恒的，甚至不能確定暴脹到底有沒有發(fā)生過。幸運的是，目前對暴脹的研究是一個在理論和實驗上都非?；钴S的領域，所以，在今后的幾年里，我們很可能將獲得更多關于暴脹的證據(jù)，有的可能支持它的存在，也有的可能反對（同時也將成為支持或反對第一層多重宇宙的證據(jù)）。

到目前為止，本章的所有討論都是基于暴脹理論進行的。然而，第一層多重宇宙理論的存亡是否完全取決于暴脹呢？不是的！假如根本不存在第一層平行宇宙，那么，在我們所能觀測的宇宙空間之外，一定也空無一物，連空間都不存在。在我的同行中，沒有一位認為空間會如此之小。如果有人為這種理論辯護，他就像一只把頭埋在沙子里的鴕鳥，同時還聲稱只有他能看見的東西才是真實存在的。我們都接受那些盡管現(xiàn)在不可見，但隨著我們改變位置或繼續(xù)等待就會變得可見的事物，比如海平面以外的船只。宇宙視界之外的事物也處在同樣如此的位置，因為我們的可觀測宇宙正在以每年大約1光年的速度增長，因為從那個邊界發(fā)出的光終于旅行到了我們眼前^[13]。

那么，對于那些與我們一個模子印出來的分身，有什么證據(jù)嗎？如果我們梳理一下上面的討論，就會發(fā)現(xiàn)，第一層多重宇宙所具有的“所有可能發(fā)生的事情，都一定會發(fā)生”的性質(zhì)，遵循兩個邏輯不同的前提假設。即使沒有暴脹，人們也確信這兩個假設是正確的。

●無限的空間和物質(zhì)：在早期，空間就是無限的，充滿了熾熱的、不斷膨脹的等離子體。

●隨機的種子：在早期，某種機制播撒下了這樣的種子，使得任何區(qū)域都能孕育出任意一種可能性的種子起伏，它們看起來是隨機的。

讓我們來依次討論一下這兩個假設。我認為第二個假設即使沒有暴脹也十分合理。我們已經(jīng)觀測到這些看似隨機的種子起伏的存在，所以我們知道，它們一定是某種機制創(chuàng)造出來的。我們也已經(jīng)用宇宙微波背景和星系天圖精確測算了它們的統(tǒng)計學性質(zhì)，而它們的隨機性質(zhì)正好符合統(tǒng)計學家們所謂的“高斯隨機場”（Gaussian random field），也滿足第二個假設。此外，如果暴脹沒有發(fā)生，遙遠的區(qū)域就永遠無法彼此溝通（見圖4-2），這就保證了在每個區(qū)域內(nèi)，這種機制都將獨立地擲骰子。

那么，無限的空間和物質(zhì)這一假設呢？其實，早在暴脹理論發(fā)明之前，主流宇宙學界就假設宇宙是一個相當均勻地充滿著物質(zhì)的無限空間。到現(xiàn)在，它是宇宙學標準模型中的一部分。盡管這個假設與它所暗示的第一層多重宇宙曾存有爭議，但實際上，歷史上曾有許多飽受爭議的理論，比如1600年梵蒂岡為了將布魯諾燒死在火刑柱上而控訴的那些異端邪說。最近，有許多人都就該主題發(fā)表了論文，比如喬治·埃利斯（George Ellis）、杰夫·布倫德里特（Geoff Brundrit）、賈米·加里加（Jaume Garriga）和亞歷克斯·維蘭金，他們很幸運，并未受到火刑柱的懲罰。不過，還是讓我們用批判的眼光來看看無限的空間和物質(zhì)這個假設吧。

在第1章中，我們看到，盡管最簡單的空間模型（可追溯到歐幾里得）是無限的，但愛因斯坦的廣義相對論允許有限空間以各種優(yōu)雅的方式存在。如果空間向自身彎曲，像一個超球面（見圖1-7），那么這個超球面的體積將比我們能觀測的部分（也就是我們的宇宙）大了至少100倍，這就解釋了為何我們可觀測的空間是如此平坦，連宇宙微波背景實驗迄今都沒有檢測到任何曲率。也就是說，就算我們生活在一個類似超球面的有限空間內(nèi)，也應該存在至少100個第一層平行宇宙。

那么，一個環(huán)面形（面包圈形狀）的有限空間呢？我們在第1章中介紹過，在環(huán)面上，盡管空間是平坦的，但如果你往一個方向走下去，還是有機會回到原點。這種空間有點兒像一些電子游戲，在其中，如果你飛出了屏幕的一邊，立刻就能從另一邊飛回來，所以，如果你往前看得足夠遠，就能看到自己的后腦勺——你還能看見，每個方向上都規(guī)律地分布著無數(shù)個你的分身，就好像站在一個裝滿了鏡子的房間里。如果我們的空間具備這種性質(zhì)，它最小的尺度應該是多大呢？它當然比我們的銀河系大多了，因為望遠鏡并沒有瞥見無數(shù)個相同的銀河系整齊地在一個方向上排列成行。但是，如果這個尺度很大，比如有100億光年，那這個實驗就失敗了——我們連最近的那個銀河系分身都無法看見，因為100億年前它還不存在呢。幸好還有一種更靈敏的檢驗方法。我們可以先確定一個50億光年外的物體，比如一個明亮的星系，然后向相反方向的50億光年外去尋找那個相同的星系。不過，這樣的搜尋還是一無所獲。

最靈敏的方法，莫過于使用我們能看到的最遠極端，也就是宇宙微波背景，往其相反的方向去尋找相符的模式（見圖5-1）。許多研究團隊，包括我和安赫麗卡，都嘗試了這種方法，依然無功而返。此外，如果空間的體積是有限的，那么，它將只允許一些特定頻率的擾動存在，這就好比長笛內(nèi)部的空氣只能在幾個固定的頻率上振動一樣。這將以一種特別的方式扭曲宇宙微波背景頻譜曲線，但安赫麗卡等人“眾里尋他千百度”，最終卻一無所獲?？偟膩碚f，空間有限的可能性依然存在，但近年來的觀測結果嚴重地限制了這種可能性，其中，唯一可能的有限空間的尺度應該大于我們的宇宙，或者與我們的宇宙尺度相當。所以，很難說平行宇宙完全不存在，至少應該存在一小撮。此外，如果當下真的只允許一個宇宙存在，這需要回答一個奇怪的巧合問題：“為什么是現(xiàn)在？”因為，既然剛好到達我們的光線來自空間中的一小部分，那就不能否認在其外還存在其他平行宇宙的可能性。

   

圖5-1　如果你往右飛，穿過了位于環(huán)面形宇宙右邊緣的圓圈，你會立刻從左邊緣的圓圈再次進入宇宙，比如，從A離開，再從A進入，諸如此類。兩個A其實是物理上的同一個點。這意味著，對我們來說，沿著兩個圓圈的宇宙微波背景模式看起來應該是完全相同的，因為它們倆實際上是同一個東西。

我們對空間的無限已經(jīng)談得夠多了。那么，前文假設中的“物質(zhì)無限”部分呢？在暴脹理論之前，這部分常以“哥白尼原則”（Copernican principle）為依據(jù)，意思是說，人類在宇宙中并不占據(jù)什么特殊的位置，如果我們周圍布滿了星系，那整個宇宙也都應該如此，到處布滿了星系。

對于這種說法，近期的觀測結果如何呢？更具體一點說，在大尺度上，物質(zhì)分布到底有多均勻呢？在“島宇宙”（island universe）模型中，空間是無限的，但物質(zhì)被限定在一個有限的區(qū)域內(nèi)，幾乎所有第一層多重宇宙都可能一片死寂，沒有任何物質(zhì)的影蹤，只有空蕩蕩的空間。這種模型在歷史上曾一度非常流行。起初，所謂的“島宇宙”只包含地球和四周肉眼可見的星體；到了20世紀早期，“島宇宙”擴展到銀河系中的已知部分。但隨著觀測技術的進步，“島宇宙”模型在近年來已被完全摒棄。上一章我們所談論過的三維星系天圖已向人類展示了嘆為觀止的宇宙大尺度結構（包括星系群、星系團、超星系團和“斯隆長城”等）。我們看到，在大于10億光年的尺度上，并不存在任何連貫一致的結構。這種大尺度上枯燥無趣的均勻性取代了“島宇宙”，登上了歷史舞臺。

我們觀測的尺度越大，宇宙中的物質(zhì)就看起來越均勻（見圖3-6）。為了反對那些認為“我們的宇宙只是被設計來愚弄人類的陰謀論”，科學家們用觀測結果大聲疾呼：據(jù)目前所知，空間看來已延續(xù)到我們的宇宙的邊界之外，但依然充滿了星系、恒星和行星。

10¹⁰⁹¹米外，有個人與你一模一樣

之前我們已經(jīng)講到，如果第一層平行宇宙真的存在，它們的尺度應該與我們的宇宙相仿，但棲身于相當遙遠的空間，從那里發(fā)出的光線還沒有足夠的時間到達我們的眼睛。這樣說起來，我們應該位于我們宇宙的中心位置。這是否說明我們在宇宙中擁有一點特殊的地位呢？并不是。

想象一下，假設你行走在一片鋪天蓋地的濃霧中，能見度小于50米，你會感覺到自己處在一個霧霾圍成的球面中心，在這個球面的邊界之外（與我們的宇宙邊界很類似），什么都看不見。但是，這并不能說明你真的擁有特殊的地位、處在某個基本事物的中心，因為無論是誰，只要走進這片濃霧中，都會覺得自己位于霧霾球面的中心。同樣，任何一個觀察者，不管他位于空間中的什么地方，都會覺得自己位于宇宙的中心。并且，這些相鄰宇宙相接的地方也并不存在什么物理邊界，就像霧氣中能見度邊緣的50米遠處并不存在一個特別的分界線一樣——50米外的霧氣和地面與你身邊的并無什么差別。此外，這些平行宇宙之間還可以相互重疊，就像霧球可以相互重疊一樣。比如，30米外有一個人，他能看見一部分你能看見的區(qū)域，同時也能看見一部分你看不見的區(qū)域，這樣你們倆的霧球就有一部分區(qū)域相互重疊了。平行宇宙也是如此，假如50億光年外的星系中居住著一位觀察者，他能看見地球所在的區(qū)域，同時也能看見一部分超越我們視野之外的宇宙。

如果永恒暴脹或其他什么東西創(chuàng)造出了無限多的此類平行宇宙，那么，和我們相仿的那些分身里最近的那個，究竟位于多遠之外呢？根據(jù)經(jīng)典物理學，宇宙可以有無窮多種組織形式，所以，不能保證你一定能找到你的分身。從經(jīng)典理論的角度來說，甚至兩個粒子間的距離都有無限多種可能性，因為你在計算概率時會發(fā)現(xiàn)小數(shù)點后的位數(shù)將是無窮多。但是，有一個很清楚的事實是，所有人類文明只能辨別出可能存在的有限多個平行宇宙，因為人類目前的測量精度是有限的——迄今為止，物理學測量誤差的紀錄是小數(shù)點后16位。

更有甚者，量子力學甚至從最根本的層次上限制了平行宇宙的多樣性。正如我們將在后兩章探討的那樣，量子力學將模糊的本質(zhì)賦予了大自然，因此，用超過特定值的精確度去討論物體的位置是沒有意義。這種局限的結果就是，宇宙組織形式的可能性是有限的。根據(jù)保守估計，與我們的宇宙大小相仿的宇宙的組織方式共有10¹⁰¹¹⁸種^[14]。還有一種更保守的理論，叫作“全息原理”（holographic principle），它預測一個與我們的宇宙大小相似的體積最多能有10¹⁰¹²⁴種組織方式^[15]。否則，你塞進去的東西就太多了，會讓它形成一個比自身還大的黑洞。

這些都是巨大的數(shù)字，大得簡直超乎想象，甚至比著名的“古戈爾普勒克斯”（googolplex）還大。小男孩都對大數(shù)字很著迷，我曾經(jīng)偷聽到我兒子和他的小伙伴搶著說出比對方更大的數(shù)字。在萬億、億億之后，我們不可避免要遇到這樣一個炸彈——古戈爾普勒克斯。在它之后，是一片充滿敬畏的沉默。你可能知道，1古戈爾普勒克斯是指1后面跟著1古戈爾個零，而1古戈爾是1后面跟著100個零，所以1古戈爾普勒克斯就是10¹⁰¹⁰⁰。它后面可不只是跟著100個零，而是10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000個零！這個數(shù)字實在是太大了，你根本沒法寫出來，因為它包含的位數(shù)甚至比我們整個宇宙的原子數(shù)量還多！我一直懷疑谷歌（Google）是一家野心勃勃的公司。當我因一次會議而去拜訪他們時，我發(fā)現(xiàn)他們把自己的辦公園區(qū)稱為“谷歌普勒克斯”（Googleplex）。

雖然10¹⁰¹¹⁸是一個超大的天文數(shù)字，但與無窮大比起來，還是小巫見大巫。這意味著，如果永恒暴脹創(chuàng)造出了一個包含無窮多個第一層平行宇宙的空間，那里面將包含所有的可能性。具體地說，想要找到兩個完全相同的宇宙，你可能需要逐個檢查10¹⁰¹¹⁸個宇宙（見圖5-2）。所以，如果你在宇宙中沿直線旅行，想到達第一個與我們的宇宙完全相同的宇宙，你可能需要橫穿10¹⁰¹¹⁸個宇宙直徑。如果你愿意在各個方向上都去碰碰運氣，你會發(fā)現(xiàn)，每個方向上碰到相同宇宙需要旅行的距離是大致相同的，差不多都是10¹⁰¹¹⁸米，這個搞笑的雙重指數(shù)（指數(shù)的指數(shù)）依然存在。^[16]

   

圖5-2　在這個玩具宇宙中有4個不同的位置，占據(jù)每個位置的粒子有兩種可能性，所以一共只有24種組合方式（左上）。這意味著，在這樣的宇宙的第一層多重宇宙中，要找到一個相同的平行宇宙，你需要檢查16個宇宙。同樣，如果我們的宇宙包含10¹¹⁸個粒子，可以組合成10¹⁰¹¹⁸種不同的排列方式，那么，你需要旅行10¹⁰¹¹⁸個平行宇宙，才能遇到一個相同的宇宙。

在稍微近一些的地方，大約10¹⁰⁹¹米以外的地方，應該存在一個半徑為100光年的球形區(qū)域，與以地球為中心的同半徑區(qū)域完全相同，所以我們在下一個世紀中的所有觀念也將與那里的分身完全相同。大約10¹⁰⁹¹米以外的地方，應該存在一個與你一模一樣的人。實際上，還有一些分身可能存在于更近的地方，因為最終孕育出你的整個過程在宇宙中處處都在發(fā)生，比如行星的形成和進化的歷程。僅在我們的宇宙中，就可能存在著10²⁰顆處于宜居帶的行星。

之前，我曾把暴脹稱為“不斷給予的禮物”，因為每一次你認為它不會再給出更激進的預測時，它都再一次顛覆你的想法。如果你感到第一層多重宇宙實在太大了，難以接受，那么，試著張開思維的翅膀，想象一下，假如有無窮多個第一層多重宇宙，有一些甚至擁有明顯不同的物理定律，你的腦袋會不會一個變成兩個大？然而，安德烈·林德、亞歷克斯·維蘭金、阿蘭·古斯和他們的同事們已經(jīng)告訴人們，這就是暴脹理論作出的典型預測。我們將它稱為第二層多重宇宙。

同一個空間，許多個宇宙

物理學家怎能允許如此瘋狂的事情存在？我們在圖4-8中看到，暴脹能從有限的體積內(nèi)創(chuàng)造出無限的體積。正如圖5-3所示，我們沒有理由認為暴脹不會在幾個相鄰的體積內(nèi)發(fā)生，只要交界處的暴脹永不結束，就能由此產(chǎn)生出幾個相鄰的無限區(qū)域（也就是第一層多重宇宙）。

   

圖5-3　我們用圖4-8中的機制來表示永恒暴脹，假設暴脹創(chuàng)造出了3個無限的區(qū)域，那么，想要在不同區(qū)域間穿行是不可能完成的任務，因為暴脹不停地在你和目的地之間創(chuàng)造出新的空間，其速度遠大于你穿行其中的速度。

這意味著，如果你居住在其中一個第一層多重宇宙中，你根本不可能去拜訪相鄰的某一個——暴脹不停地在邊界區(qū)域創(chuàng)造出空間，速度非常快，你根本不可能穿越過去。

這就好像我和孩子們玩的火箭游戲，我會假裝他們坐在火箭的后座上，我?guī)е麄円黄鹎巴谝粚佣嘀赜钪娴倪吔纾?/p>

“老爸，我們到了嗎？”

“還有一光年?！?/p>

“老爸，我們到了嗎？”

“還有兩光年?！?/p>

也就是說，盡管其他第二層平行宇宙與我們處于同一個空間中，但它們與我們的距離無限遠，即使我們以光速前進，也永遠無法到達它們。與之不同的是，其他第一層平行宇宙從本質(zhì)上說是可以到達的，你甚至能去往第一層多重宇宙中任意遠的地方，只要你有足夠的耐心，并且擁有一臺宇宙膨脹減速器^[17]。

我在圖5-3中簡化了許多因素，比如忽略了空間正在膨脹。圖中，我用垂直的細線將幾個U形的第一層多重宇宙分開，而這里正是永恒暴脹的區(qū)域，它們膨脹得非常迅速，并且其中有一些地方最終會停止暴脹，孕育出新的U形區(qū)域。如果考慮到上述特征，會更加有趣，因為第二層多重宇宙其實更像圖5-4中展示的樹形結構。

   

圖5-4　空間持續(xù)膨脹，暴脹零星終結，使第二層多重宇宙長成了樹狀結構。在樹枝內(nèi)的時空區(qū)域，暴脹會持續(xù)下去，而樹枝間的U形區(qū)域則是暴脹結束的產(chǎn)物，每個U形區(qū)域都代表著一個無限的第一層多重宇宙。

任何暴脹的區(qū)域都會膨脹得非常迅速，但是暴脹最終將會在其中一些部分終結，形成U形區(qū)域，而每一個U形區(qū)域都是一個無限的第一層多重宇宙。這個樹形結構的樹枝會永遠生長下去，創(chuàng)造出無數(shù)多個這樣的U形區(qū)域——所有U形區(qū)域一起組成了第二層多重宇宙。在每一個U形區(qū)域內(nèi)，暴脹的終結都將把暴脹物質(zhì)轉變?yōu)榱Ｗ?，最終聚集形成原子、恒星和星系。阿蘭·古斯喜歡把每一個第一層多重宇宙叫作“口袋宇宙”（pocket universe），因為它可以很方便地塞進這個樹形結構的樹枝上。

花樣繁多！被改變了的定律

在本章前面部分，我曾提到，第二層多重宇宙可以包含許多不同的無限區(qū)域，而這些區(qū)域內(nèi)的物理定律也不盡相同，甚至可能有著天壤之別。誠然，這聽起來十分古怪，物理定律怎么可能允許不同的物理定律存在呢？關鍵在于，從定義上來說，物理定律可以分為基本物理定律（fundamental laws of physics）和有效物理定律（effective laws of physics）。基本物理定律無論在何時何地都是一成不變的，但它能衍生出復雜的物理狀態(tài)；在不同的物理狀態(tài)中，有自我意識的觀察者就會推論出不同的有效物理定律。

如果你是一條魚，一輩子都生活在大海里，那么你可能會錯誤地認為，水并不是一種物質(zhì)，只是空曠的空間。人類眼中那些水所擁有的性質(zhì)，比如，游泳時受到的摩擦力，都被你這條魚誤認為是基本物理定律。例如，你會認為：“一條勻速運動的魚如果不扇動魚鰭，就會停下來，變成靜止狀態(tài)?！蹦憧赡芨静恢浪?種不同的狀態(tài)——固相、液相和氣相。你也可能不知道，你所謂的“空曠的空間”實際上只是液相——這是描述水的方程的一個特殊解。

這個例子可能聽起來很傻，如果一條魚真的這么想，我們也許會忍不住嘲笑它。但是，我們?nèi)祟愃J定的空蕩蕩的空間有沒有可能也是某種奇妙的介質(zhì)呢？如果真是這樣，我們也應該遭到嘲笑！實際上，越來越多的證據(jù)表明，這確實是事實。不止“空曠的空間”是某種介質(zhì)，這種介質(zhì)似乎還擁有許許多多種狀態(tài)，比水的3種狀態(tài)多多了，可能約有10⁵⁰⁰種，甚至可能有無數(shù)種。這就開啟了一種可能性：除了彎曲、拉伸和振動，我們的空間還可能存在與水的凍結和蒸發(fā)類似的性質(zhì)！

物理學家是怎樣得出這個結論的呢？如果一條魚足夠聰明，它就能通過實驗證明自己的“空間”只不過是一些遵循著數(shù)學公式的水分子。再對這些公式進行研究，它就能如圖5-5中畫的那樣，得出這些公式的3個解，分別對應著三相，也就是固態(tài)的冰、液態(tài)的水和氣態(tài)的水蒸氣，即使它可能一輩子都沒有見過冰山和噴著水蒸氣的海底火山口。同樣，我們物理學家也正在尋找著那些能夠描述我們的空間及其內(nèi)容物的公式。我們還沒有找到最終的答案，但是我們目前所得到的近似解和水有許多相似之處——它有不止一個解（也就是相），可以描述均勻的空間。在最終答案的候選者中，弦理論是最有可能拔得頭籌的那個，人們發(fā)現(xiàn)它存在至少10⁵⁰⁰個解。而對其他候選者（比如圈量子引力論）來說，目前也沒有跡象表明它們只存在唯一的解。物理學家喜歡把一個理論可能存在的所有解的集合稱作這個理論的“圖景”（landscape）^[18]。不同的解所具有的不同性質(zhì)組成了各自的有效物理定律，但它們都是相同的基本物理定律容許范圍內(nèi)的不同可能性。

   

圖5-5　空間可能凍結嗎？一條魚可能會把周圍的水看作空曠的空間，因為這是它知道的唯一介質(zhì)。但是，如果有一條聰明的魚發(fā)現(xiàn)了水分子所遵循的物理定律，它就會意識到水分子有3種不同的解，也就是“相”，包括它所知道的液態(tài)水以及它永遠看不見的冰和水蒸氣。同樣，我們所認為的空曠空間也可能是一種介質(zhì)，它可能擁有超過10⁵⁰⁰種狀態(tài)，而我們只經(jīng)歷著其中一種。

這和暴脹有什么關系呢？令人驚訝的是，永恒暴脹有能力創(chuàng)造出任何一種可能存在的空間類型！它將整個圖景變?yōu)榱爽F(xiàn)實。事實上，對空間的每一種相，暴脹都能創(chuàng)造出無數(shù)多個第一層多重宇宙，每一個的內(nèi)部都充滿了這種相。這意味著，我們這些觀察者很容易被愚弄，也很容易得到和魚兒一樣錯誤的結論：由于我們觀察到我們的宇宙空間中處處擁有相同的性質(zhì)，所以我們很容易錯誤地認為其他地方的空間也同樣如此，認為它們與我們的空間一樣，擁有同樣的性質(zhì)。

暴脹是如何做到這一點的呢？要讓空間發(fā)生相變，需要大量能量，而我們?nèi)粘Ｓ^察到的種種過程都不具備這樣的能量，所以無法完成這種改變。但是，回溯到暴脹的時代，每個微小的空間內(nèi)都蘊藏著巨大的能量，足以使得前文提到過的量子漲落在微小的區(qū)域內(nèi)觸發(fā)偶然的相變，這個小區(qū)域隨后暴脹為一個碩大無朋的區(qū)域，其內(nèi)部處處擁有相同的相。此外，一個區(qū)域要停止暴脹，必須要處于特定的相，才能夠保證兩種相之間的邊界區(qū)域處于永恒暴脹的狀態(tài)。所以，每種相都各自把一個第一層多重宇宙塞得滿滿當當。

那么，這些異相的空間看起來什么樣呢？

想象一下，假如你以前從來沒有聽說過汽車，也完全不知道汽車的工作原理，可是你生日那天卻收到了一輛汽車作為禮物，車鑰匙就插在點火裝置上。你十分好奇，鉆進車里，東摸西搞，把各種按鈕、旋鈕、控制桿都試了一遍。最后，你終于發(fā)現(xiàn)了正確的使用方法，并學會了開車，開得還相當不錯。但是，假設有人在你拿到車之前，神不知鬼不覺地把變速桿旁表示倒車擋的字母“R”擦掉了，并對變速器動了手腳，導致你必須使出全身力氣才能把變速桿換到倒車擋。這意味著，除非有人告訴你真相，那么你可能永遠也不知道車還能倒著開。如果有人向你請教如何開車，無一例外，你會錯誤地向他斷言，只要發(fā)動機尚在運行，那么，油門踩得越狠，向前的車速就越快。同樣，如果此時在另一個平行宇宙中，同一輛車被改裝后，需要巨大的力量才能向前進而不是向后退，那另一個你可能會總結道：“這臺奇怪的機器只能倒著開?！?/p>

我們的宇宙和這輛車有異曲同工之妙，它有一堆控制用的“旋鈕”（見圖5-6）。這些旋鈕正是規(guī)定物體隨外力如何運動的定律——就是我們在學校里所學的物理定律，包括所謂的自然常數(shù)。每設定一次旋鈕的位置，都相當于設定了空間的一種相，所以，假如一共有500個旋鈕，每個旋鈕有10個可選的檔位，那么，空間就總共有10⁵⁰⁰種不同的相。

   

圖5-6　在第二層多重宇宙的不同區(qū)域，時間和空間的內(nèi)在結構也像是裝有控制旋鈕，可以撥動到不同的檔位，分別代表著不同的設定。在第9章我們將看到，我們的宇宙似乎裝有32個可以連續(xù)無級變檔的旋鈕，另外還有一些有級變檔的旋鈕，控制著粒子的類型。

當我還在上高中時，老師告訴我們，這些定律和常數(shù)都是放諸四海而皆準的，永遠不會隨地點和時間而改變。這顯然是錯誤的。可是，他錯在哪里呢？原來，要擰動這些控制宇宙的旋鈕，改變它們的檔位，就像扳動那輛汽車里的變速桿一樣，需要巨大的能量——比我們目前所能支配的能量大多了，所以，我們根本不知道這些設定竟然可以改變，甚至連這些設定的存在都不知道。但是，與汽車變速桿不同，大自然的“旋鈕”隱藏得非常好。這些“旋鈕”以所謂的“高質(zhì)量場”（high-mass fields）等晦澀不清的形式存在，不僅改變它們需要巨大的能量，甚至連探測到它們的存在也需要相當大的能量。

那么，物理學家們是如何發(fā)現(xiàn)這些旋鈕的存在，以及它們竟然可以在巨大的能量作用下，改變宇宙運行規(guī)律的呢？用同樣的方法，你也能發(fā)現(xiàn)你的車竟然還能倒著開，只要你擁有足夠的好奇心。這種方法就是，認真研究各個零件的工作原理！比如，仔細鉆研一下變速箱。同樣，對自然界最小的基本構件進行仔細研究后，人們發(fā)現(xiàn)，只要加諸足夠的能量，它們就會重新排列，改變宇宙的運行規(guī)律，我們將在下一章對這些基本構件進行探索。永恒暴脹可能早已向量子漲落提供了足夠的能量，并在不同的第一層多重宇宙中觸發(fā)了這種重新排列。這就好像一只身強力壯的大猩猩闖進一個停滿了車的停車場，大肆地隨意破壞車里的按鈕和變速桿。等它搞完破壞，一定有一部分車處在倒擋上。

總而言之，第二層多重宇宙從根本上改變了我們對物理定律的傳統(tǒng)觀念。許多曾被認定為放諸四海而皆準、不隨時間和空間而變化的基本定律，到頭來原來都只是有效物理定律，就像只對本地人有約束力的地方法規(guī)一樣，每個地方的旋鈕設定都可能不一樣，從而形成不同的相。表5-2總結了這些觀念及其與平行宇宙的關系。這延續(xù)了一個古老的趨勢——曾幾何時，哥白尼認為行星軌道成完美的圓形是基本物理定律，而現(xiàn)在，我們知道非正圓形的軌道更加普遍。行星軌道偏離正圓形的程度（天文學家稱之為“離心率”）就好似一個可控的旋鈕，但是，一旦太陽系已經(jīng)形成，這個旋鈕的相位就很難改變，即使可變，變的速度也很慢。第二層多重宇宙把這種概念上升到了一個新高度，將許許多多基本物理定律都降級為了有效物理定律。我們接下來將繼續(xù)探索這一點。

表5-2　本書中與多重宇宙相關的術語和解釋

微調(diào)性是第二層多重宇宙的證據(jù)

那么，第二層多重宇宙究竟是否存在呢？此前我們已經(jīng)看到，永恒暴脹的證據(jù)（已經(jīng)有很多了）正是第二層多重宇宙的證據(jù)，因為后者是前者的預測。我們也看到，如果一些自然規(guī)律或常數(shù)本質(zhì)上是可以隨地點而變化的，永恒暴脹就會讓它們在第二層多重宇宙中全部實現(xiàn)。那么，有沒有更多直接的證據(jù)來證明第二層多重宇宙的存在，而不用如此依賴理論推測呢？

在這一節(jié)中，我將論證這個觀點，即我們的宇宙似乎經(jīng)過了某種精細微調(diào)，以適應生命的出現(xiàn)。從根本上說，我們發(fā)現(xiàn)，前面提過的那些旋鈕似乎被調(diào)到了非常特殊的數(shù)值，如果有人哪怕極其輕微地改變了這些數(shù)值，我們所知的一切生命形態(tài)都不可能出現(xiàn)。比如，如果旋動暗能量的旋鈕，星系將不可能形成；再旋動另一個旋鈕，原子就會變得不穩(wěn)定，諸如此類。這就好像，如果我沒有經(jīng)過飛行訓練就去開飛機，面對駕駛艙里琳瑯滿目的旋鈕，我肯定立刻嚇趴下了。但是，如果我有能力隨意擰動我們宇宙的旋鈕，毫無疑問，我能活下來的概率肯定更低。

據(jù)我觀察，人們對已觀測到的微調(diào)性有三種反應：

●偶然說。有人認為，這只是一種偶然的巧合，別無長物。

●設計說。有人認為這是一個證據(jù)，說明我們的宇宙是由某種實體（也許是一個神，或者一個高級的宇宙模擬生命形態(tài)）設計出來的，它謹慎小心、一絲不茍地把那些旋鈕微調(diào)到了允許生命存在的數(shù)值。

●多重宇宙說。有人認為這是第二層多重宇宙存在的證據(jù)。因為，如果旋鈕的每個檔位都可能出現(xiàn)于某處，那么，自然地，我們當然會發(fā)現(xiàn)自己處在一個最適宜的區(qū)域。

接下來，我們將探討“偶然說”和“多重宇宙說”，在第11章探索“設計說”。不過首先，讓我們先來看看到底有哪些微調(diào)證據(jù)，給我們帶來了這么多麻煩。

微調(diào)暗能量，讓宇宙正常運轉

我們在第3章中已經(jīng)看到，我們的宇宙史就是一場萬有引力的拔河比賽，對戰(zhàn)雙方是暗物質(zhì)和暗能量，前者千方百計想把物質(zhì)聚集在一起，而后者則處心積慮地將物質(zhì)分離開。由于星系形成需要將物質(zhì)拉攏在一起，所以我把暗物質(zhì)看作我們的朋友，而把暗能量看作我們的敵人。曾經(jīng)，暗物質(zhì)在宇宙中占大多數(shù)，它那友善的萬有引力幫助星系聚集成型，比如我們的銀河系。然而，隨著宇宙膨脹，暗物質(zhì)被逐漸稀釋，但暗能量卻沒有被稀釋。暗能量無情的萬有“斥力”最終占了上風，遏制了更多的星系形成。

這意味著，如果暗能量的密度極其龐大，它就會趕在第一個星系形成之前迅速占據(jù)上風。這樣一來，宇宙就會胎死腹中，永遠陷入黑暗的深淵，沒有一絲生命的火種，只有近乎均勻的氣體。反過來說，如果暗能量密度減少到負值（愛因斯坦的理論允許這樣的情況存在），那么我們的宇宙就會停止膨脹，生命還來不及進化，宇宙就會坍縮為災難性的“大擠壓”。簡而言之，如果你真的找到了旋動“暗能量旋鈕”（見圖5-6）以改變暗能量密度的方法，拜托你，兩個方向都不要調(diào)得太多，因為這對生命來說是一件糟糕的事——這就像按下了關機鍵。

那么，暗能量這個旋鈕最多能擰到多少，才不至于讓萬物轟然倒塌呢？目前旋鈕的設定相當于我們實際測量暗能量密度的結果，即每立方米大約包含10^-27千克。這個數(shù)字與整個可調(diào)范圍相比，簡直相當于零——暗能量密度旋鈕的最大值是每立方米10⁹⁷千克，那時量子漲落用微型黑洞布滿了空間；而最小值的絕對值與前者相同，只是前面加了一個負號，即每立方米-10⁹⁷千克。如果圖5-6中的暗能量旋鈕旋轉一整圈就能讓暗能量密度在整個可調(diào)范圍內(nèi)最大限度地變化，那么，在我們的宇宙中，該旋鈕的實際位置偏離中點刻度的比例僅為10^-123。這意味著，如果你從零點開始微調(diào)旋鈕，想把它旋轉到允許星系形成的位置，那你必須小心翼翼地擰動一個極其微小的角度。小到什么程度呢？小到小數(shù)點后120多位！盡管這聽起來像是不可能完成的任務，但某些機制卻似乎完美地做到了這一點，將參數(shù)調(diào)整得非常精確，好讓我們的宇宙能正常運轉。

微調(diào)粒子，建立穩(wěn)定的原子世界

在下一章中，我們將探索基本粒子的微觀世界，那里也有許多旋鈕，決定著粒子的質(zhì)量和相互作用力的大小。如今，科學界越來越清晰地意識到，這些旋鈕仿佛也經(jīng)過了精確的微調(diào)。

比如，如果電磁力略微降低4%，太陽就會立刻爆炸，氫會立刻聚變?yōu)樗^的雙質(zhì)子（diprotons，雙質(zhì)子是一種不含中子的氦，在其他情況下是不可能存在的）。而如果將電磁力稍微升高一點點，之前穩(wěn)定的原子（譬如碳和氧）就會產(chǎn)生放射性，并很快發(fā)生衰變。

如果弱相互作用力略微降低一點點，我們周圍就不會出現(xiàn)氫，因為它們都將在大爆炸后不久就全轉變?yōu)楹ち恕Ｈ绻跸嗷プ饔昧^高或者過低，超新星爆炸釋放出的中微子就無法吹走恒星外層，那生命進化所必需的重元素（比如鐵元素）就難以被回饋到宇宙空間，最終也沒法落在地球這樣的行星上，更別說孕育出生命了。

如果電子比現(xiàn)在輕很多，那就不可能存在穩(wěn)定的恒星。如果電子重很多，就不可能存在晶體和DNA分子之類的有序結構。如果質(zhì)子重0.2%，它們就會衰變?yōu)橹凶樱瑹o法捕獲電子，所以原子也將不復存在。如果質(zhì)子輕很多，原子內(nèi)部的中子就會衰變成質(zhì)子，那么除了氫之外，宇宙中不可能存在其他穩(wěn)定的原子了。實際上，控制質(zhì)子質(zhì)量的那個旋鈕擁有非常寬廣的可調(diào)范圍，卻必須被調(diào)到小數(shù)點后33位的精確度，宇宙中才可能形成氫原子以外的穩(wěn)定原子。

充滿探險之旅的微調(diào)宇宙學

大部分微調(diào)的例子都發(fā)現(xiàn)于20世紀七八十年代，發(fā)現(xiàn)者是保羅·戴維斯（Paul Davies）、布蘭登·卡特（Brandon Carter）、伯納德·卡爾（Bernard Carr）、馬丁·里斯（Martin Rees）、約翰·巴羅（John Barrow）、弗蘭克·蒂普勒（Frank Tipler）、史蒂文·溫伯格等物理學家。近年來也正涌現(xiàn)出越來越多的例子。我進入該領域的第一次探險就是同馬丁·里斯一道。他是一位極具英倫風格的白發(fā)天文學家，很有魅力，也是被我視為英雄的科學家之一。我從來沒見過有人演講時像他那樣歡欣鼓舞，他的眼睛仿佛總是放射出熱情的光芒。他也是第一位鼓勵我遵從自己的內(nèi)心、追尋非主流話題的科學權威。我們在上一章里看到，宇宙種子起伏的幅度大約為0.002%。馬丁和我經(jīng)過計算得出，如果這個數(shù)值小很多，星系就不會形成；如果它大很多，則會發(fā)生頻繁的小行星撞擊等艱難之事。

我正是在講這個主題時，臺下的阿蘭·古斯進入了夢鄉(xiāng)。而那場演講的主持人亞歷克斯·維蘭金則一直醒著，后來，我們組成了一個研究團隊，開始研究中微子——這是一種由大爆炸創(chuàng)造出來的鬼魅般的粒子，數(shù)量很豐富。同樣，我們發(fā)現(xiàn)它們也仿佛經(jīng)過了細致的微調(diào)，如果它們重很多，就會阻撓星系的形成。我在MIT的同事弗蘭克·韋爾切克（Frank Wilczek）冒出了一個想法，關于暗物質(zhì)的密度在平行宇宙之間是如何變化的。他和我、馬丁·里斯、安東尼·阿吉雷（Anthony Aguirre）一起進行了計算之后發(fā)現(xiàn)，如果把暗物質(zhì)的旋鈕擰動到遠離觀測值的地方，我們的健康也將受到損害。

一個無法解釋的巧合

那么，我們應當如何看待微調(diào)性呢？首先，讓我們來看一下，為什么我們不能對它置之不理，只把它看作一堆偶然的巧合。這是因為科學方法不能容忍無法解釋的巧合存在，比如，“我的理論需要一個無法解釋的巧合才能符合觀測結果”等同于“我的理論被排除了”。例如，我們已經(jīng)看到，暴脹理論預測出空間是平坦的、宇宙微波背景中斑點的平均尺度約為1度，這些預測都得到了第3章所提到的那些實驗的證明。假設普朗克衛(wèi)星團隊觀測到的平均斑點尺度竟比這個預測值小很多，促使他們不得不宣布以99.999%的置信度排除了暴脹理論。如果出現(xiàn)這種情況，暴脹依然有可能成立，因為它所預測的平坦宇宙中的隨機漲落依然有可能生成與測量值一樣小得異乎尋常的斑點，從而哄騙他們得出暴脹不存在的錯誤結論。然而，有99.999%的可能性，這種事并不會發(fā)生。換句話說，在這種情況下，暴脹理論需要十萬分之一的巧合才能符合觀測結果。如果阿蘭·古斯和安德烈·林德現(xiàn)在聯(lián)合舉行一場新聞發(fā)布會，堅稱沒有任何證據(jù)證明暴脹不存在，因為他們的直覺認為普朗克衛(wèi)星的測量結果只是一個偶然的巧合，應該被排除掉，那他們倆就違背了科學方法。

也就是說，隨機漲落意味著我們在科學中永遠不能100%確定某一件事——永遠存在一個微小的可能性，會讓你不幸遭遇隨機的測量噪聲，諸如探測器故障，甚至有可能整個實驗都只是一場幻覺。不過，在實際操作中，如果一個理論以99.999%的置信度被排除掉了，就相當于已被科學界判了死刑。與之類似，那種認為暗能量的微調(diào)性只是一個偶然的理論，同樣需要一個無法解釋的巧合，而這個巧合被排除掉的置信度為99.999 999……%，小數(shù)點后大約有120個9。

那個A打頭的單詞——人擇原理

那么，第二層多重宇宙如何解釋微調(diào)性呢？有一個理論認為，自然界的旋鈕刻度上的任意一個數(shù)值，本質(zhì)上都有可能出現(xiàn)在某處，那么這種理論將預測到，我們這種宜居宇宙會出現(xiàn)的可能性是100%。由于我們只能生活在一個宜居的宇宙中，所以無須驚訝我們正好棲身于這樣一個宇宙中。

雖然這個解釋符合邏輯，卻引來了眾多爭議。在地心說這種認為地球很特殊的觀點被證明為愚蠢之見之后，它的對立面根深蒂固地植入了人們的大腦。這個與地心說對立的觀點就是哥白尼原理，該原理認為我們在時間和空間中所處的位置都毫無特別之處。布蘭登·卡特對哥白尼原理提出了異議，他把自己的觀點稱為“弱人擇原理”（weak anthropic principle）。他說：“我們必須考慮到一個事實，那就是，我們在宇宙中的位置必然是特殊的，至少特殊到允許我們這些觀察者存在。”我的一些同行認為，這種觀點是一種倒退，讓人聯(lián)想到地心說。但是，當我們把微調(diào)性納入考量時，第二層多重宇宙的圖景確實與哥白尼原理相悖，如圖5-7所示，絕大多數(shù)宇宙都是一片死寂，我們的宇宙卻與眾不同——它包含的暗能量比其他大多數(shù)宇宙少很多，與此同時，其他“旋鈕”的設定也迥然不同。

   

圖5-7　如果各個宇宙的暗能量密度（這里由顏色深度來代表）不同，那么，只有在那些密度最低的宇宙中，才可能出現(xiàn)星系、恒星和生命。在這張圖中，顏色最淺的宇宙約占總數(shù)的20%，但真實的比例大約為10^-120。

引入無法觀測的平行宇宙來解釋觀測現(xiàn)象，惹惱了我的一些同行。我還記得1998年費米實驗室的那場演講，那里位于芝加哥郊外，擁有一臺著名的粒子加速器。當一位演講者談到那個以“A”打頭的單詞——“anthropic”（人擇）時，觀眾席上爆發(fā)出一陣噓聲。后來，為了躲避人們靈敏的嗅覺，也為了通過審稿，馬丁·里斯和我一起寫第一篇人擇原理論文時，發(fā)明了我們自己的方法：在摘要中避免使用這個“A”打頭的單詞……

從個人的角度來說，我對卡特提出的人擇原理僅存一點異議：它不應該只是一個原理。因為“原理”二字意味著它是可選擇的，也就是說還可能存在其他選項。但事實并非如此。用正確的邏輯來對待一個符合觀測的理論，這是必須的，而不是一個可選擇的選項。如果大部分空間都不宜居，我們當然會出現(xiàn)在一個特別宜居的地方。實際上，別提其他宇宙了，只消看看我們自己的宇宙，你便會發(fā)現(xiàn)，大部分空間也都是相當不宜居的——如果你出生在空曠無垠的星系間空洞，或者一顆恒星內(nèi)部，那只能祝你好運了！再比如，在我們的宇宙中，只有一千分之一的萬億分之一的萬億分之一的萬億分之一的空間位于一顆行星表面1公里的范圍內(nèi)，所以，這真的是一個非常特別的地方。這就是我們棲身的地方，一點也不用驚訝。

再舉個更有趣的例子吧。比如，用M來代表太陽的質(zhì)量，M影響著太陽的光度。運用基本物理定律，我們就能計算出允許我們所知的地球生命形態(tài)存在的M值區(qū)間。這個區(qū)間非常狹窄，大約在1.6×10³⁰～2.4×10³⁰千克之間。否則，地球的氣候就會變化，要么比火星還要冷寂，要么比金星還要炎熱。那M值究竟為多少呢？M的測量值大約為2.0×10³⁰千克。根據(jù)計算可知，恒星的質(zhì)量范圍很廣，約為10²⁹～10³²千克，而太陽的質(zhì)量為何如此巧合，正好位于允許生命存在的小范圍內(nèi)，就像被微調(diào)過一樣呢？這個巧合無法解釋，看起來讓人有些不安。然而，我們卻可以這樣來解釋這個巧合：宇宙中有許許多多恒星系，它們各自有著不同的“旋鈕設定”，比如不同的母星尺度和恒星軌道。很明顯，我們棲身的地方必然是一個宜居的恒星系。

這個例子的有趣之處在于，我們可以用太陽系的微調(diào)性來預言其他不同恒星系的存在，即使它們還未被我們發(fā)現(xiàn)。用同樣的邏輯，我們也可以用我們宇宙的微調(diào)性來預言其他不同宇宙的存在。唯一的區(qū)別在于，其他恒星系可以被我們觀測到，其他宇宙卻永遠無法被我們觀測到。但這點區(qū)別并不能弱化前面所說的論證過程，因為它與邏輯推理無關。

我們究竟希望預測什么

我們物理學家很喜歡測量數(shù)字，比如下面這些參數(shù)的測量值：

●地球的質(zhì)量：5.9742×10²⁴千克。

●電子的質(zhì)量：9.10938188×10^-31千克。

●地球繞著太陽旋轉的軌道半徑：149597870 691×10²⁴米。

●電子繞著氫原子旋轉的軌道半徑：5.291 772 11×10^-11米。

除此之外，物理學家還喜歡嘗試從基本原理來預測這些數(shù)字。那么，我們成功過嗎，或者這只是一廂情愿？約翰尼斯·開普勒在作出“行星軌道是橢圓形的”這個著名發(fā)現(xiàn)之前，曾經(jīng)提出過一個優(yōu)雅的理論，與上面所列的第3個數(shù)字有關。他提出，水星、金星、地球、火星、木星和土星的軌道就好像位于6個球體中，這6個球體像俄羅斯套娃一般嵌套在一起，每層間分別插入了一個八面體、一個二十面體、一個十二面體、一個四面體和一個立方體（見第6章圖6-2）。且不說這個理論很快就被更精確的觀測所排除了，它的整個前提看起來都很愚蠢，因為現(xiàn)在我們知道，宇宙中還存在有其他恒星系，我們測出的太陽系行星軌道數(shù)據(jù)根本無法帶來任何關于宇宙本質(zhì)的信息，只能告訴我們在宇宙中的位置。具體到這個案例中，也就是我們居住在哪個特別的恒星系中。從這個意義上說，我們可以把這些數(shù)字看作我們在空間中的地址的一部分，或者我們在宇宙中的郵政編碼的一部分。

比如，一個外星人郵遞員要向地球遞送包裹，我們?nèi)绾蜗蛩忉屘栂翟阢y河系中的位置呢？我們可以告訴他，你應該去一個有著8顆行星的恒星系，在這個恒星系中，8顆行星距離母星的距離分別等于最里面那顆行星軌道半徑的1.84倍、2.51倍、4.33倍、12.7倍、24.7倍、51.1倍和76.5倍。這樣一來，他可能就會恍然大悟地說：“噢！我知道你說的是哪個恒星系了！”

我們早就放棄通過宇宙基本原理來預測地球的質(zhì)量或半徑了，因為我們知道宇宙中還存在著許多尺度不同的行星。那電子的質(zhì)量和軌道半徑呢？找遍宇宙，你會發(fā)現(xiàn)，宇宙中所有電子的質(zhì)量和軌道半徑都完全相同，所以，我們仿佛重拾了找到宇宙本質(zhì)的希望——這幾個數(shù)字有可能就是我們這個物理世界的基本性質(zhì)，終有一天能根據(jù)開普勒軌道模型的精神，純粹用理論計算出來。實際上，早在1997年，著名弦理論學家愛德華·威滕就告訴我，他相信總有一天，弦理論能預言出電子比質(zhì)子輕的倍數(shù)。然而，我最近一次見他是在安德烈·林德的60歲生日派對上，他酒后向我吐露真言，說他已經(jīng)放棄了預言任何一個自然常數(shù)。

為何威滕如此悲觀？因為歷史總是驚人地相似。第二層多重宇宙之于電子質(zhì)量，正如其他行星之于地球質(zhì)量——讓電子質(zhì)量從“宇宙的基本性質(zhì)”降格為了僅僅只是宇宙地址的一部分。對所有在第二層多重宇宙中變化的數(shù)字來說，測量它數(shù)值的唯一作用，就是縮小我們碰巧所棲身宇宙的可選擇范疇。

我們目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了32個構建在我們宇宙內(nèi)部的獨立參數(shù)，我們希望能盡可能精確地測量它們的值，小數(shù)點位數(shù)越多越好（見第9章）。它們是否會在第二層多重宇宙中發(fā)生變化呢？或者，它們中的其中一些是否能從基本原理中（或從其他更少的數(shù)字中）計算出來呢？我們依然缺少一個能成功回答這個問題的基本物理理論，因此，在這個理論顯露真容之前，去研究那些測量值以尋求一些線索，是非常有趣的事情。如果我們隨機選擇一個宇宙，那些在多重宇宙間發(fā)生變化的數(shù)字也會顯得十分隨機。那么，我們測量到的這些數(shù)值看起來隨機嗎？你可以看一看圖5-8，自己判斷一番。圖中，我標出了9種基本粒子的質(zhì)量，這9種粒子在粒子物理學中被稱為費米子（fermions）。不用在意我使用的奇怪刻度，這種刻度從左往右每隔幾厘米尺度就增大10倍。反正在我看來，它們像9個隨意扔出去的飛鏢。實際上，這9個數(shù)字通過了統(tǒng)計學家對隨機性的嚴苛測試，插上了勝利的旗幟。它們符合從統(tǒng)計學家所謂的均勻分布中隨機抽取的樣本，斜率小于10%。

   

圖5-8　我們設法測量了9個被稱為費米子的粒子的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)它們的質(zhì)量分布似乎十分隨機，和某些多重宇宙模型所預測的結果一樣，這表明它們永遠無法從某些基本原理中計算出來。圖中的“尺子”刻度表示每個粒子比電子重多少倍。

并非如墮煙海

如果我們居住在一個隨機的宜居宇宙中，這些數(shù)字應該看起來也很隨機，但總的來說，它們應該滿足與宜居性有關的概率分布。將這些數(shù)字在多重宇宙中的變化情況與星系形成等物理過程結合起來，我們就能對可能觀測到的現(xiàn)象作出統(tǒng)計學預測。目前看來，這些預測與暗能量、暗物質(zhì)和中微子（見圖5-9）的數(shù)據(jù)十分吻合。實際上，史蒂文·溫伯格對暗能量密度所作出的第一個非零預測，就是這樣作出來的。

   

圖5-9　如果暗能量、暗物質(zhì)和中微子（背景輻射中的三種中微子中的一種）的密度在第二層多重宇宙之中會發(fā)生巨大的變化，那么，大多數(shù)宇宙中都不會出現(xiàn)星系，也沒有生命。這樣，一個隨機的觀察者所預計的觀測值只會出現(xiàn)在本圖所示的概率分布中一段非常狹窄的范圍內(nèi)。對我們來說，預計的測量值應當落在中部那片概率為90%的灰色區(qū)域內(nèi)。事實證明，確實如此。

我非常喜歡詳細研究我們“宇宙控制器”上的已知“旋鈕”，暗自揣摩假如它們被設定在不同的數(shù)值上，將會發(fā)生什么事。比如，請不要隨便擰動圖5-6中代表空間與時間維度的兩個旋鈕，因為這將帶來致命的影響。如果你增加時間維度的數(shù)量，讓它超過3，就不可能存在穩(wěn)定的恒星系，甚至連穩(wěn)定的原子都將不復存在。比如，在一個四維空間內(nèi)，牛頓的萬有引力方程將發(fā)生改變——萬有引力將不再與距離的平方成反比，而是與距離的立方成反比，這樣一來，就再也不可能存在任何穩(wěn)定的軌道。我對自己的這個發(fā)現(xiàn)感到十分興奮，但沒過多久，我就意識到我只是打破了自己的認知藩籬而已，因為奧地利物理學家保羅·埃倫費斯特（Paul Ehrenfest）早在1917年就發(fā)現(xiàn)了這一點……如果把空間的維度降到3以下，太陽系就不可能出現(xiàn)，因為萬有引力將不再是“引力”。這樣的空間過于簡單，無法孕育出像我們這樣的觀察者，原因有很多，比如，兩個神經(jīng)元無法交疊。不過，改變時間的維度卻并沒有你想的那么詭異，愛因斯坦的廣義相對論就能很好地處理這一點。

然而，我曾經(jīng)寫過一篇論文，文中探討了改變時間的維度將抹去物理學中與預測息息相關的數(shù)學性質(zhì)，這樣一來，進化出大腦也就失去了意義。正如圖5-10所示，唯一可行的方案就是3個空間維度加1個時間維度。換句話說，假如有一個無限聰明的嬰兒，那么，即使它不進行任何觀測，也能從基本原理中推演出兩個事實：第一個事實是，第二層多重宇宙中包含著不同時空維度組合的宇宙；第二個事實是，在所有的維度組合中，只有時空維度為3+1的宇宙才可能存在生命。套用笛卡兒的話，這個嬰兒可能會在第一次睜眼看世界之前，就頓悟到：“我思，故空間是三維的，時間是一維的?！?/p>

整個第二層多重宇宙都存在于同一個空間范圍內(nèi)，那么時空的維度為什么會變化呢？原來，根據(jù)最流行的弦理論模型，只有表觀的維度才會發(fā)生變化，真正的空間永遠擁有9個維度，但是我們卻無法察覺到其中的6個維度，因為它們蜷縮在非常微觀的尺度內(nèi)，就像圖1-7中所示的圓柱形。如果你沿著這6個隱藏維度中的任意一個維度前進一段極其微小的距離，你會發(fā)現(xiàn)你又回到了出發(fā)點。根據(jù)推測，所有的9個維度一開始都是蜷縮起來的，但是在我們這部分空間內(nèi)，暴脹將其中3個維度從蜷縮狀態(tài)伸展開，并拉伸到極其大的尺度，而剩下的6個維度依然蜷縮在微不足道的尺度內(nèi)，不為人所見。在第二層多重宇宙中的其他地方，暴脹展開的空間維度可能不盡相同，從而創(chuàng)造出從零維到九維的眾多世界。

   

圖5-10　如果空間維度超過3，就不可能存在穩(wěn)定的原子和恒星系；如果空間準度小于3，就不會有萬有引力；如果時間維度大于或小于1，物理學就失去了預測的能力，就算進化出大腦也毫無意義。在第二層多重宇宙中，第二層平行宇宙之間的時空維度可能各不相同，但我們一定會發(fā)現(xiàn)自己存在于一個有著三維空間和一維時間的宇宙中，因為其他維度的宇宙很可能不適宜生命生存。

數(shù)學家們已經(jīng)確定了許多種能使多余維度蜷縮起來并充滿能量的不同方式（比如，廣義磁場能在隱藏維度內(nèi)形成回路）。在弦理論中，這些方式就相當于我們前面所討論過的可變旋鈕。這些方式不僅對應著表觀維度中不同的物理常數(shù)，還對應著不同的規(guī)則，規(guī)定可能存在哪些基本粒子，以及哪些有效方程可以描述它們。所以，很可能存在一些第二層平行宇宙，其中存在10種夸克，而不是像我們一樣的6種。

簡而言之，這意味著，雖然物理學（這里主要指弦理論）的基本方程在整個第二層多重宇宙中都是有效的，但位于不同第一層多重宇宙中的觀察者卻會發(fā)現(xiàn)，彼此的表觀物理定律各不相同。換句話說，這些表觀定律是“放諸四海而皆準”的，但這個“四?！眱H指第一層多重宇宙，而不是指整個第二層多重宇宙。這些表觀定律的有效性只到第一層多重宇宙，無法“皆準”到第二層多重宇宙。然而，基本方程的效力卻可以覆蓋第二層多重宇宙，它們會巍然不動、保持不變，直到我們踏上第四層多重宇宙的疆域（見第11章）……

本章中，我們已經(jīng)探討了許多聽起來十分瘋狂的想法，那么現(xiàn)在讓我們來做個小結，往回一步，看看全局吧！我把暴脹看作一個永不停息的過程，不管是暴脹本身，還是暴脹理論對宇宙的解釋，都生生不息、永不停止。正如細胞分裂并不會在形成一個嬰兒之后就停止一樣，暴脹也不會僅形成一個宇宙就偃旗息鼓，而是會生成數(shù)量龐大的平行宇宙，可能窮盡所有物理常數(shù)的所有可能值。這還可以解釋另外一個謎，那就是，我們的宇宙仿佛為生命的出現(xiàn)而進行了精細的微調(diào)。盡管絕大多數(shù)平行宇宙都是一片荒蕪和死寂，沒有生命存在，但依然有一些宇宙的條件正好適合孕育生命，那么，如果我們發(fā)現(xiàn)自己正處在這樣宜居的宇宙中，就無須驚訝了。

我的同事埃迪·法里（Eddie Farhi）喜歡把阿蘭·古斯稱為“賦能者”（The Enabler），因為他提出的永恒暴脹讓所有可能發(fā)生的事都必然會發(fā)生，暴脹為它們的發(fā)生創(chuàng)造了空間，并埋下初始條件的種子，讓所有故事自行徐徐展開。

如果你對第二層多重宇宙感到不自在，那你可以用“空間”一詞來替代它，你只需要記住，我們的第一層和第二層平行宇宙只是無限空間中相距遙遠的區(qū)域。只不過，這種空間的結構比歐幾里得認為的要復雜得多——它正在膨脹，因此我們只能看到其中的一小部分。我們把這一小部分稱為“我們的宇宙”，而在更遙遠的地方，空間的性質(zhì)變化多端，遠不止我們用望遠鏡所看到的樣子。第2章曾提到，宇宙是均勻的，并且無論從哪個方向看過去都幾乎完全一樣。這個概念只是一個小插曲，僅對中間的尺度有效，而在更小的尺度上，萬有引力讓事物聚集在一起，變得妙趣橫生；在更大的尺度上，暴脹讓事物變得花樣繁多，同樣饒有趣味。

如果你依然無法對平行宇宙的理念感到安心，這里向你推薦另一個可能有用的方法來思考它。這是阿蘭·古斯在MIT的一場演講上提到的方法，但它卻與暴脹無關。每當我們在自然界發(fā)現(xiàn)一個物體，科學的做法就是去尋找那個創(chuàng)造它的機制。比如，汽車是由汽車廠制造出來的，兔子是由兔子爸爸和兔子媽媽生出來的，太陽系是由一團巨大的分子云在萬有引力的作用下坍縮而成的。所以，我們很自然地就會想到，我們的宇宙也是由某種專門孕育宇宙的機制所創(chuàng)造出來的。這種機制有可能是暴脹，也可能是其他什么完全不同的東西?，F(xiàn)在，事情是這樣的：所有這些機制對它們的造物都會創(chuàng)造出無數(shù)個版本；假設宇宙中只包含一輛車、一只兔子和一個恒星系，看起來會很假，一點兒也不自然。同樣，盡管有些爭議，但一個適當?shù)挠钪鎰?chuàng)生機制（不管它到底是什么）應該會創(chuàng)造出許多個宇宙，而不僅僅是我們棲身的這一個。這樣，看起來才更自然一些。

如果那個引發(fā)了暴脹、最終創(chuàng)造出第二層多重宇宙的機制（不管它是什么）也遵循這個原理，我們就能總結說：它可能創(chuàng)造出了許多彼此分離的第二層多重宇宙，而這些宇宙之間完全沒有連通。然而，這個想法似乎無法進行檢驗，因為它既沒有增加性質(zhì)不同的宇宙，也沒有改變它們性質(zhì)的概率分布——因為，第一層多重宇宙的所有可能性都已在每個第二層多重宇宙中變成了現(xiàn)實。

除了暴脹，還可能存在另一種宇宙創(chuàng)生機制。這個想法最初是由理查德·托爾曼（Richard Tolman）和約翰·惠勒（John Wheeler）提出的，由保羅·斯坦哈特和尼爾·圖羅克（Neil Turok）進行了詳細的闡述。他們認為，我們宇宙的歷史是循環(huán)往復的，經(jīng)歷著一系列永無止境的大爆炸。如果這種理論成立的話，這些變身過程的效果加總起來，同樣也會生成一個多重宇宙，可能也擁有和第二層多重宇宙一樣的多樣性。

還有一個宇宙創(chuàng)生機制是由物理學家李·斯莫林（Lee Smolin）^[19]提出來的。他認為，新的宇宙會萌芽于黑洞中，而非暴脹中。他的理論也會產(chǎn)生第二層多重宇宙，其自然選擇會更加青睞那些擁有最多黑洞的宇宙。我的好友安德魯·漢密爾頓就可能發(fā)現(xiàn)了這樣一種宇宙創(chuàng)生機制。他研究了黑洞剛形成不久后的內(nèi)部不穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)那里暴風驟雨，相當猛烈，足夠觸發(fā)一場能生成第一層多重宇宙的暴脹——這個宇宙完全包含在那個初始黑洞內(nèi)部，但其內(nèi)部的居民卻可能完全不知情，甚至根本不關心這個事實。

而在被稱為“膜宇宙”的情境中，可能存在另一種三維的宇宙，它在更高的維度上與我們的宇宙相隔不遠，名副其實地“相互平行”。然而，我并不認為這個宇宙（膜）擔得起“平行宇宙”這個名頭，因為它與我們的宇宙之間可能發(fā)生萬有引力的相互作用，就像我們與暗物質(zhì)之間的相互作用一樣。

至今，平行宇宙依然面臨著諸多爭議。不過，過去10年里，平行宇宙已經(jīng)從科學家們不堪提及的瘋狂邊緣狀態(tài)，發(fā)展到現(xiàn)在能在物理學會議和同行評議的論文上公開討論，可見科學界已經(jīng)發(fā)生了顯著的變化。我認為，精密宇宙學和暴脹在這個轉變中扮演了重要的角色，因為其他理論都無法解釋暗能量的微調(diào)性。即使是我那些并不喜歡多重宇宙這個理念的同行們，也不得不承認它所根植的理論是有理有據(jù)的。他們對平行宇宙的批評已從“這種想法毫無道理，我討厭它”轉變?yōu)椤拔矣憛捤薄?/p>

在我看來，科學家的職責并不是為了遵從人類的偏見而去解釋宇宙的原理，而應該抱著開放的心態(tài)去探索宇宙究竟是如何運轉的。

人類有一種狂妄的傾向，總是自大地認為自己是宇宙的中心，所有事物都應圍著我們旋轉。這樣的例子從古至今，史不絕書。慢慢地，人類逐漸意識到，是我們在圍著太陽旋轉，而太陽與其他數(shù)不勝數(shù)的恒星一道，繞著一個星系中心旋轉。感謝物理學的不斷前行與突破，讓我們得以愈發(fā)深刻地一窺實在的本質(zhì)。在這本書里，我們剛剛探索了兩層多重宇宙，還有兩層多重宇宙在前方等著我們。下一章，我們將開始探索第三層多重宇宙。這是一場無須付費的探險，你唯一需要付出的東西就是你的謙遜——這對我們是有好處的，但作為回報，你會收獲更多。你可能會發(fā)現(xiàn)，我們所棲身的這個現(xiàn)實世界，比古人最狂野不羈的夢想都還要宏偉與龐大。

◆平行宇宙不是一個理論，而是某些特定理論的預測。

◆永恒暴脹預測到，我們的宇宙（是指一個球形的區(qū)域，從球面上發(fā)出的光線經(jīng)過大爆炸后140億年的時間，正好可以到達我們）只是第一層多重宇宙中，無數(shù)個宇宙中的其中一個。在第一層多重宇宙中，所有可能發(fā)生的事情，都能在某個地方真實發(fā)生。

◆為了證明一個理論是科學的，我們并不需要去觀測和驗證它的所有預測，只需要檢驗至少一個就可以了。暴脹是宇宙起源的主流理論，因為它通過了觀測數(shù)據(jù)的檢驗。而平行宇宙似乎是暴脹“大禮包”中不可或缺的一個部分。

◆暴脹讓可能變成了現(xiàn)實：如果描述均勻空間的數(shù)學方程有多個解，永恒暴脹就會創(chuàng)造出無數(shù)多個空間區(qū)域，將這些解逐個變成現(xiàn)實。這就是第二層多重宇宙。

◆許多在第一層多重宇宙中保持不變的物理定律和常數(shù)，在第二層多重宇宙中都可能發(fā)生變化。所以，處在不同的第一層平行宇宙中的學生在物理課上學到的知識是相同的，歷史課的內(nèi)容卻不盡相同；而處在不同第二層平行宇宙中的學生在物理課上學到的知識都有著天壤之別。

◆這可以解釋為何我們宇宙的許多常數(shù)都仿佛經(jīng)過了精細微調(diào)。它們實在太精細了，因此只要改變一點點，我們所知的生命形態(tài)就不可能出現(xiàn)。

◆這將賦予物理學的許多測量數(shù)據(jù)以新的內(nèi)涵。這些數(shù)字不能告訴我們物理實在的本質(zhì)，只能描述我們所在的這個位置，就像我們在宇宙中的郵政編碼。

◆盡管平行宇宙假說飽受爭議，但主流科學家對它的批評已經(jīng)從“這種想法毫無道理，并且我討厭它”轉變?yōu)椤拔矣憛捤薄?/p>