论证平行宇宙

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当你阅读本篇文章时，或许另一个宇宙中另一个“你”正在操作xbox LiVe。其他无数个平行宇宙中或许还有亮数个“你”，正在踢足球、旅行或者盯着《科学Fans》发呆。

科学的发展过程也是挑战人类优越感的过程：先是发现地球不是宇宙的中心，一同围绕太阳转动的行星都可以和地球平起平坐；后来又渐渐意识到，太阳也不是宇宙的中心，它正在同眨眼的恒星一起围绕银河系的中心转动；到20世纪初人们又发现，银河系也并非唯一，而是千亿个星系中的普通一员。宇宙之辽阔，地球好比人类空间中你家针线盒的针尖。更悲催的是，这样的落差或许只是一个前奏……综合已经收集到的科学事实，我们还能得出一个更加惊人的结论：宇宙不是独一无二的，而可能是更宏大的平行宇宙的一部分。

人们相信，科学规律应该是普遍存在的，如果你在地球上发现了一条科学规律，就可以放心地把它用在条件相同的任何场所，而且总能得到观测实验的验证。关于平行宇宙的假说种类繁多，其中一些还未构成科学理论。虽然从未有人去过宇宙之外的宇宙，但我们今天所要说的平行宇宙是其中依据最充足，推理最严谨的一个。

可见宇宙的大小

平行宇宙的第一条依据是，可见宇宙的大小是有限的。按照爱因斯坦的相对论，光是宇宙中最快的信使，光速是宇宙中信息传递的最高速度。为了方便，科学家把光在1年之中传播的距离称为光年。如果我们有一台功能超级强大的望远镜，对准宇宙的最深处，我们会发现，所有可见的天体都分布在距离我们百亿光年左右的球形范围内。在这个范围之外，我们似乎什么也看不到。这是因为，可见宇宙的年龄只有137亿年。

1929年，哈勃发现远处的星系正在离我们而去，距离越远，退行的速度就越大。实际上，这种退行并非通常意义上的相对运动，而是空间本身的膨胀。我们可以想象一个大型瘪气球上有几只蚂蚁，蚂蚁都静静地呆在原处。但如果皮球因充气而膨胀，每只蚂蚁都会认为其他蚂蚁在离自己而去，这个退行速度和距离成正比。

假如可以通过时光机逆流而上就会发现，越古老的过去，物质就离得越近，温度就越高。因此，俄裔美国科学家伽莫夫等人提出，宇宙始于一种极为高温致密的状态，也就是后来说的“大爆炸”。经过实验家的不懈努力，威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)的观测证据将大爆炸的时间确定在了大约137亿年前，误差为正负1亿年。

所以，我们不可能在望远镜中看到1 37亿年以前的景象，因为光至多在宇宙中传播了137亿年。考虑到宇宙本身的膨胀，光在这段时间内传播的距离要比137亿光年远一些，大约是460亿光年。在460亿光年之外的空间中会有什么东西呢?我们不知道。因为迄今为止，我们没有得到也不可能得到任何与之相关的信息。

宇宙一词的原意是“包罗万象的一切”，但我们所能了解的宇宙是有限的，是一个半径为460亿光年的球形空间及其在历史上的演化轨迹。于是，科学家实事求是地提出了“可见宇宙”的概念。如果在可见宇宙之外还存在空间、时间、物质和物理定律，他们就可以说那里还存在某种“平行宇宙”。

宇宙的形状

那么，可见宇宙之外应该是什么样子呢?要想搞清楚这一点，我们就得分析平行宇宙的第二条依据：宇宙的形状。确切地说，我们得确定宇宙的空间是如何弯曲的。

回想人类认识地球的历史。在许多早期文明中，天圆地方说适用于平坦的欧几里得几何。如果沿着大地或者海洋向外走，就会走到地球的边缘，再往前就会掉下去。掌握了现代科学知识以后，我们有很多办法可以证明大地不是平坦的。例如，球面上的三角形内角和大于1 80度(你自己可以在纸上测量一下)。如果我们能在理想情况下测量一个大地三角形的三个内角，很快就会发现大地的几何不是欧氏几何。

虽然地球表面是弯曲的，但20世纪以前的人们相信，地球所在的三维宇宙空间应该是平坦的，可以用欧氏几何描述。这一观念被爱因斯坦的广义相对论打破了。1919年，以爱丁顿为代表的科学家在观测日食时发现，遥远的星光掠过太阳表面时确实发生了偏转。这和爱因斯坦的引力让时空弯曲的理论非常吻合，而跟时空固定不变的牛顿引力相抵触。于是，宇宙的四维时空都可以弯曲，那么它会如何弯曲呢?

如果将宇宙中所有观测到的物质一起考虑，我们就会发现宇宙大体上是均匀的，站在任何一点上朝任何方向看，都会觉得周围的物质分布相差不大。这就像从近地轨道俯瞰大海，虽然海面泛着波浪，但从远处看却大体是平静、均匀而且各向同性的。在这种情况下，我们就能为宇宙划定一个特殊的时间标准，这个时间在宇宙所有地方大体上都是均匀的。这也就是为什么我们在前面可以讨论宇宙的年龄。

有了以上标准以后，四维时空中的时间维度已经确定下来，还剩下三维的空间维度。于是，我们马上想到了测量空间中的三角形。宇宙中有一个天然的巨型三角，其中一个顶点在地球上，另外两个顶点在可见宇宙的边界：宇宙的微波背景辐射之中。宇宙早期曾经炽热到超出想象力，连原子在高温下都被电离成质子和电子。我们联想一下前面提到的高空看大海，把当时的物质分布比作大海，那么物质分布并非绝对均匀，而是存在微小的涨落。如同往海面投下巨石会形成波浪向四周传播，宇宙早期的物质涨落也会以极高的速度通过相互作用向四周传播。宇宙诞生后约38万年时，温度降低使得原子形成，光子不再与带电粒子发生强烈相互作用，可以在空间中自由传播，这就是微波背景辐射的来源。

通过测量微波背景辐射，人们可以推测宇宙早期物质涨落的传播情况。我们知道这种涨落的传播速度，又知道原子形成时它们已经传播了大约38万年，就可以推测这种涨落的传播距离，于是就找到了三角形的另外两个顶点。这两个顶点在天空中的张角大约是1°。如果宇宙的空间像地球一样存在正曲率，这个张角就会大一些。如果宇宙的空间像马鞍面一样存在负曲率，这个张角就会小一些。但20世纪末以来的观测实验都表明，宇宙的空间大体上是平坦的，没有明显的曲率。这并不能说明宇宙的空间一定没有弯曲，而是说宇宙的体积一定非常大，大到让我们从460亿光年的尺度上都觉察不到明显的曲率。如果宇宙的曲率真的为0，或许它的体积是无穷大。