各种平行宇宙？霍金最后的研究？你要的都在这了我们的宇宙是唯一的吗？从电影《星际

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我们的宇宙是唯一的吗？从电影《星际迷航》、《蝴蝶效应》到动漫作品《命运石之门》到游戏《塞尔达传说》，科幻作品都爱用“平行宇宙”这个概念。而科学界，这个概念也很火，它意味着：在我们所处的宇宙之外，可能还存在别的宇宙，在那里，“你”或许正在做着你想做而不能做的事，又或许正在和你做相同的事。许许多多的“平行宇宙”共同构成一个“多元宇宙”，充实了天文学理论。

多元宇宙问题的由来

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这要从描述宇宙起源的主流理论——大爆炸理论说起了。大约在137亿年前，所有事物都只是一个无限小的奇点。然后，根据大爆炸理论，出于某种原因，奇点膨胀了，膨胀成三维空间，同时宇宙空间的密度和温度在逐渐下降，直至产生第一束穿梭于宇宙中的光。而那些微小的粒子则开始组合形成今天人们所熟知的各种物质，比如星系、恒星、行星。

然而大爆炸理论并不能回答

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这样一个重要的问题：空间中只存在我们所处的这一个宇宙吗？理论上人类可观察到的宇宙是一个半径137亿光年的球形空间（当然考虑到宇宙膨胀的因素，实际半径会更大一些，但依然是个有限的数值）。在这样一个弯曲的宇宙空间中，以现有技术我们还无法突破理论限制，观察到更外层的空间，所以我们就像是《楚门的世界》中的金鱼，身处于球形的鱼缸内而看不清外部的真实样貌，对于上面的问题也不好回答了。

地球上最聪明的一批人还是试图解答这个问题，为此他们提出了种种假说。而这其中，支持平行宇宙存在的人相当多。

五大平行宇宙理论

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目前尚未发现能证明平行宇宙存在的有力证据，但各分支的物理理论最后都支持平行宇宙存在的可能性，许多科学家也认为存在的可能性更大。关于平行宇宙构成方式的猜想各式各样，下面我们挑五种可信度较高的平行宇宙理论

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进行简单介绍。

1. 无穷宇宙理论（Infinite universes theory）

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这个理论最容易理解。

完整的时间-空间到底是什么形状的？我们不知道。有人认为那是扁平的，并且会无限延伸下去（因为宇宙在膨胀）。也就是说，在无限远处会存在许多个宇宙，在这无限个宇宙中，总会出现重复的宇宙

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，因为粒子是有限的，有限个粒子排列组合（已计算出各种粒子的组态总共约为10的10^122次方种）只能构成有限个不同的宇宙。这意味着空间中存在无限多个“平行宇宙”：有的与我们的宇宙完全相同（包括一个一模一样的你自己），有的只有一个粒子不同，有的有两个粒子不同，依次递增下去直至某个宇宙种所有的粒子的排列方式都与我们的宇宙有所不同。

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2.泡沫宇宙理论（Bubble universes theory）

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第二个理论可以说是第一种理论的升级版

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，来源于“永恒暴胀”理论。

美国塔夫茨大学的宇宙学专家亚历山大·维兰金（Alexander Vilenkin）的研究显示，宇宙大爆炸后，空间中部分区域

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（比如我们现在所处的这个宇宙）停止了暴胀

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，而另一部分区域则在继续暴胀。而停止暴胀的区域

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在时间-空间中就像一个个彩色泡泡

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，泡泡内的粒子逐渐组合到一起，构成星云、恒星等物质，泡泡宇宙也由此诞生，如同肥皂水吹出的气泡一样遍布于时间-空间中。

泡泡宇宙之间的空间膨胀速率非常快，甚至可能超过光速，无论如何，以我们现在的能力是无法探知

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其它宇宙的。值得注意的是，也正由于我们的宇宙与其它宇宙互不相干，彼此的物理定律可能截然不同。

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也许在空间中有众多泡泡一样的宇宙，我们的宇宙就是其中之一。

图2

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也许在空间中有众多泡泡一样的宇宙，我们的宇宙就是其中之一。（图源：Sandy MacKenzie | Shutterstock）

3.多宇宙（子宇宙）理论（Daughter universes or Many Worlds Theory）

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第三个理论其实是大众最熟悉的，其依据是量子力学理论（阐述亚原子粒子运动的理论）中的多世界阐释（Many-worlds Interpretation）。

还记得薛定谔的猫吗？多世界阐释认为

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，猫死或者猫活这两个分支都是真实存在的，如果测量结果是猫活，那是因为观察者恰好处于这个分支中。在不同分支间，观察者不能交流任何信息，因此在不同分支内，观察者“看到”的结果是唯一的。

简单来说就是，从概率论讲，你每做一项决定所导致的每一种可能的结果都能在某一个平行宇宙中找到

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。举个例子，你需要决定去北京、上海、深圳或者任何一个工作，那么在现实世界中找了上海的一份工作的你，在某一个平行世界中却在深圳找了一份工作，而在另一个平行宇宙中，你也可能正在去迪拜面试的路上或者正要宣誓就职美国总统……当然此后你还会面临许多抉择，各种可能的结果会呈指数式罗列，而每个结果都能在某个平行宇宙中出现。

又譬如“告白”这个抉择，结果为两种：如果成功，你们会面临生孩子地抉择；如果不成功，你会面临单身还是继续告白的抉择。抉择产生结果，结果不断迎来新的抉择，而每种可能性都可以在某一个平行宇宙中被发现。

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以“告白”这个决定为例，每种可能性都可以在某一个平行宇宙中被发现。

4.数学宇宙理论（Mathematical universes）

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所谓数学宇宙理论，简单来说就是将宇宙本身看作数学，一个宇宙对应一种数学结构，宇宙中的万物、甚至是时间，不过是数学结构中的一部分数据

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。

“描述数学结构时完全不会受人为因素干扰，”提出此理论的麦克斯·泰格马克（美国麻省理工学院）在2012年的一篇文章中如是说到：“我深信会存在那么一个独立存在的宇宙，即使没有人类它也仍会存在。”

对于这个极其抽象的理论我们并不打算详细展开，只有等物理数学方面的大神亲自指点了。

5.膜宇宙理论（Membrane Theory of Universe）

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这个理论非常重要，牵涉到非常前沿的弦理论中“膜宇宙（Braneworlds）”这个概念。根据弦理论以及进一步发展得到的膜（M）理论，时间–空间是10维的（9维空间、1维时间），空间中有1维膜、2维膜、3维膜直至9维膜，每个膜上都可以容纳一个宇宙

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，膜宇宙之间相互独立却又和谐共存，就好像是一张张内容不同的报纸，却能共同构成一份完整的《参考消息》或《南方周末》等等。

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图4

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也有人将膜宇宙比作切片面包的……一片面包就是一层膜，互相独立又共同组成多元宇宙。（图片来自网络）

我们生活的宇宙处于某一个镶嵌于高维空间的3维膜

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中，当然高维空间中还有其它3维膜，但我们的活动被限制在自己的3维膜中，目前还无法探知其它3维膜内的平行宇宙。

但是膜宇宙也不一直都是相互平行、互不干扰的。它们偶尔会相互碰撞

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，每碰撞一次就会发生一次宇宙大爆炸，宇宙则如“凤凰涅槃”般一次又一次地重生。

弦理论是所有物理学中最辉煌、最有争议和未被证实的想法之一。弦理论的核心思想是从根本上构成宇宙的不是0维粒子而是1维弦。弦理论可能成为几个世纪以来物理学家孜孜以求的终极梦想画上句号，即成为可以解释一切的“万物理论”，强力、电磁力、弱力和比较另类的引力这四种基本力因而可能得到统一的理论解释。

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霍金的看法

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今年3月不幸逝世的著名物理学家史蒂芬·霍金临终前也在研究多元宇宙的问题。

今年5月初，《高能物理学报》刚刚发表了他与比利时鲁汶大学（荷语：KU Leuven）的理论物理学家托马斯·赫托格(Thomas Hertog)共同完成的最后一篇论文

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《离开永恒暴胀，宇宙一片坦途》（A Smooth Exit from Eternal Inflation）。这篇论文从数学上证明，如果存在平行宇宙，科学家们将有机会发现它

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，因为平行宇宙会在宇宙大爆炸的灰烬——宇宙微波背景辐射中留下可探测的印记，配备了适当传感器的深空探测器可以检测到这种辐射。

但基于弦理论研究的霍金曾在英国剑桥大学提出：“我们所居住的这个宇宙并不是独一无二的，只是研究结果表明多重宇宙的数量实际可能少得多

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。”

争议：真的有无数个一模一样的“你”？

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并非人人都赞成平行宇宙中会有无数个一模一样的“你”。2015年知名的天文科普博主伊桑·西格尔（Ethan Siegal ）在博客平台Medium上发表文章称，理论上时间-空间是无限延伸的，但是理论并不切实际。

主要问题在于我们的宇宙才140亿岁不到

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。由于宇宙年龄有限，各种粒子组合产生各种可能性的理论在实际进展中会受到限制

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，因此平行世界中“你”跑到迪拜去工作或者宣誓就职美国总统的概率也会下降。

西格尔还指出，蕴含超多“空间固有能量”的早期宇宙曾呈现指数级膨胀，但是经过一段时间后，膨胀速度明显减慢

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了——大爆炸所形成的物质构成粒子不再继续膨胀。西格尔认为，这意味着多元宇宙中的区域存在不同的膨胀率以及不同长短的膨胀期，从而导致出现与本宇宙相似的宇宙的概率会下降

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。

“即使不考虑以下两个问题，即：基本常数、粒子与相互作用不一定存在无限多种可能的数值；平行宇宙理论中的各种解释是否都可靠，比如多世界解释对我们所处的现实世界的描述是否准确，”西格尔说：“实际情况是各种可能性一下子爆发，速度之快远非指数级所能描绘，因此除非宇宙暴胀已经发生了无限长的时间，否则面对如此多的可能性，不可能会有和本宇宙一样的平行宇宙存在

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。”

不过西格尔认为，平行宇宙数量上的缺陷不见得是一件坏事，恰恰相反，这说明我们有必要为自己在空间中的独一无二性庆祝一番。他建议大家做适合自己的选择，要“不留后悔”，毕竟能够让你美梦成真的平行宇宙并不见得存在。也就是说，要让美梦成真，你，是唯一的候选人

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