多重宇宙是什么?我们能够观测到它们吗?

图:多重宇宙

多重宇宙目前还是一个数学上假设,但它在逻辑上是成立的,只是验证非常困难。这里要说到的多重宇宙要与量子力学里的平行宇宙(多世界诠释)区别开来,量子力学里的多世界诠释只是对量子叠加态的一个解释,主要是维护定域实在论的正确性,而且现在已被证伪。

图:薛定谔猫,开盒的一刻世界分裂。在这种解释中,每一个事件都是一个分支点。

我们的宇宙诞生于一个“奇点”的大爆炸,那么没有理由不相信还会有其他的宇宙从别的“奇点”中创生出来。有的科学家认为,别的宇宙应该与我们宇宙的物理定律是相同的,只是宇宙常识可能不一样。例如:万有引力常数、光速、普朗克常数。在上世纪30年代,狄拉克等科学家就猜想,宇宙常识可能会随着宇宙的年龄增长发生缓慢的变化。但目前还没有任何实验可以验证这个猜想~人类的科学史实在是太短暂了。

多重宇宙的现代版本来源于弦理论,弦理论认为宇宙的最基本单位是由一条条一维的弦构成的,它们以不同的震动方式构成了我们的世界。这个理论认为我们的世界是由11维构成(有多个版本)。我们的宇宙是一个三维的“膜”,这个膜漂浮在一个高维的“超体”之中。当然,还应该有别的宇宙膜这样漂浮着。

图:漂浮在超体中的宇宙

如何证实有别的宇宙存在呢?

我们探知世界的方法从根本上来说,就是感知力的相互作用(光也是力的表现形式)。我们的宇宙有四种基本力:强核力、弱核力、电磁力和万有引力。强核力和弱核力是短程力,被限制在了原子核的内部。实际上,强核力、弱核力和电磁力都被限制在了我们的宇宙膜内。只有引力能够突破这些限制,与别的宇宙发生相互作用。

如果存在别的宇宙,我们就有可能在我们宇宙中观测到由这种万有引力引起的现象。例如:在极大尺度的空间里,我们可能观测到物质的分布不均匀的现象。会因为在其他宇宙的引力作用下,我们宇宙的物质有一个向某一方向集中的趋势。

图:​詹姆斯.韦伯太空望远镜

但目前观测到的直径910光年的宇宙中物质分布是非常均匀的,或许是因为我们观测范围还太过狭小的原因。2021年,新一代的詹姆斯.韦伯太空望远镜或许能够给我们答案。

图:地面、哈勃​和韦伯望远镜的观测范围

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