從量子暴漲到“通天之路”的多重宇宙
BICEP2科學團隊在宇宙微波背景輻射中觀測到了“渦流”狀的偏振現(xiàn)象,觀測結(jié)果預(yù)示了多重宇宙的含義,從宇宙大爆炸的證據(jù)到原初引力波的發(fā)現(xiàn),再到奇異多重宇宙的構(gòu)想,按照多重宇宙理論的解釋,我們的宇宙只是是絢爛多彩、無數(shù)“宇宙大集合”中的一個,無法知道多重宇宙的數(shù)量,不能觀測其它宇宙的天體,只能從理論的邏輯上推斷,多重宇宙的數(shù)量超乎想象。
即使有其它的宇宙形態(tài),人們在原則上也不能觀測到它們的存在,從其它宇宙發(fā)出的光線幾乎不能抵達我們的地球,人們沒有足夠的等待時間,其它宇宙的光線永遠在路上。如何證實有些宇宙學家的構(gòu)想,似乎找到了其它宇宙存在的證據(jù)。一個無法觀測的實體不能作為科學的證據(jù),比如:作為亞原子粒子的夸克組成了質(zhì)子和中子,人們直接觀測不到夸克的存在,科學家從質(zhì)子和中子的行為推斷了夸克的存在和特性,基本粒子的相互碰撞可能會暴露幽閉的夸克和它們的屬性。
地球上的望遠鏡從未收到從其它宇宙發(fā)出的信號,多重宇宙的概念沒有得到觀測證實,事實上,有多種版本的多重宇宙模型,但有待觀測的證實和實驗的證明,人們對多重宇宙的看法和期待不一,多重宇宙理論涉及到非常復(fù)雜的概念,經(jīng)歷過長時期的爭論。多重宇宙的產(chǎn)生似乎經(jīng)過了異乎尋常的物理過程,人們追尋它們的蹤跡。
BICEP2科學團隊有了初步的發(fā)現(xiàn)成果,但缺失多重宇宙的印記,宇宙在誕生的時刻經(jīng)歷了超乎想象的高速膨脹或暴漲,現(xiàn)在有多個版本的暴漲理論,各種版本的暴漲理論幾乎都預(yù)測了原初引力波,早期引力波印刻在宇宙的化石或微波背景輻射上。BICEP2科學團隊似乎在微波背景輻射中發(fā)現(xiàn)了漩渦現(xiàn)象,由古老光線構(gòu)成了宇宙微波背景輻射,它是宇宙大膨脹的有力證據(jù)。

有些宇宙大膨脹的理論模型不僅預(yù)測了宇宙的誕生,而且預(yù)測了多個宇宙的形成,巨大數(shù)量的宇宙或同時產(chǎn)生,或先后出現(xiàn),人們沒有找到多重宇宙模型的直接證據(jù),缺少合適、精確的數(shù)據(jù)。人們有理由懷疑目前的宇宙學理論,宇宙的誕生遵循了物理學原理,引力物理和量子場論等人們可能要求新物理學,當引力和量子物理學被應(yīng)用到多重宇宙領(lǐng)域時,是否失去了解釋的效力?物理學在超乎想象的領(lǐng)域似乎失去了作用,對新物理學有怎樣的分析和推斷?有些宇宙膨脹理論應(yīng)用了已知的物理學原理,引入了有些“新物理學”的假設(shè),有些宇宙膨脹理論的假設(shè)似乎接近或進入了量子引力的領(lǐng)域,所有得到檢驗的物理學理論在“新物理學”領(lǐng)域似乎都要崩潰。
設(shè)想一下有關(guān)預(yù)測的簡單例子:一位工廠管理員艾莉絲預(yù)測,某個工廠將要生產(chǎn)99%的紅色小部件和1%的藍色小部件;一位工廠管理員鮑勃預(yù)測了相反的情形,某個工廠將要生產(chǎn)99%的藍色小部件和1%的紅色小部件。產(chǎn)品生產(chǎn)出來了,艾莉絲和鮑勃從打開的產(chǎn)品包裝中發(fā)現(xiàn)了一個紅色的小部件。艾莉絲和鮑勃的預(yù)測都出現(xiàn)了錯誤,結(jié)果卻支持了艾莉絲的預(yù)測。對其它宇宙數(shù)量的統(tǒng)計預(yù)測極其困難,一個多重宇宙的理論由統(tǒng)計特征進行定義,人們無法判定正在觀測的宇宙是不是宇宙大集合中的一個,多重宇宙理論支持了其它類型的宇宙,多重宇宙理論有助于我們對宇宙獨特性的解釋,我們的宇宙不那么奇特。沒有排斥其它宇宙的存在。
我們的宇宙在多重宇宙中屬于那種類型?至少可以確認一點,即:我們的宇宙包含生命,地球生命的形成會伴隨很多的機遇。設(shè)想一下,宇宙形成和演化的物理規(guī)律發(fā)生了微小的不同,生命的存在難以想象,宇宙萬事萬物的存在和運動方式將出現(xiàn)極大的不同,一整套物理參數(shù)對應(yīng)了這個宇宙,一整套的物理參數(shù)對應(yīng)那個宇宙,恐龍在我們的宇宙滅絕了,人類從此誕生,人類在那個宇宙中滅絕,恐龍誕生。一個宇宙的誕生有一套宇宙物理參數(shù)相互作用的因素。假如宇宙物理的參數(shù)發(fā)生了微調(diào),那么我們的宇宙將變得相當不同。
假如物理規(guī)律發(fā)生了輕微的變異,那么我們的宇宙將會變得面目全非,比如:原子分崩離析,我們的宇宙將膨脹得更快,不可能在如此高速膨脹的時空形成恒星和星系。多數(shù)宇宙學模型預(yù)測了某種悲觀的宇宙結(jié)局,“無言的結(jié)局”的宇宙將變成一個冰冷、黑暗和死寂的世界,找不到任何生命的蹤跡,燦爛奪目的星光已消失得無影無蹤,“宇宙大蕭條”的場景籠罩了一切,宇宙的重新爆發(fā)將給死寂的宇宙帶來蓬勃的生機。我們的宇宙有一個特殊之處,人類是宇宙的觀測者,可觀測的宇宙可能是一個特別的類型,人類觀測者的存在使得多重宇宙存在的可能性大增,觀測者的存在指向了宇宙的多種類型。

人類是地球上的智慧生命,人不是被動的觀測者,而是主動的探索者,人們制造和架設(shè)了觀測儀器,對我們宇宙的時間和空間進行檢測,地球是宇宙天體中的微小部分,地球和人類是宇宙演變的產(chǎn)物。有觀測者的宇宙和無觀測者的宇宙有根本的區(qū)別,有觀測者的宇宙在整個多重宇宙的體系中可能是一個極為不同的因素,生命活動被看成是多重宇宙存在的一種證據(jù),有生命活動的宇宙形成了人類判別其它宇宙的范式和標準,生命宇宙的存在使得人們在判斷其它宇宙的存在時按照一定的邏輯思維進行,而不是按照時間或年代的秩序展開。
假設(shè)一個能創(chuàng)造觀測者的宇宙有特別的意義,我們的宇宙創(chuàng)造生命的方式遵循了物理學和生物學的法則,觀測者的存在是我們的宇宙一個極不尋常的特征,假如多重宇宙存在,那么不排除在其它宇宙中同樣存在觀測者,古老的宇宙必然或僥幸地創(chuàng)造了更多有觀測者存在的宇宙,這些宇宙中的引力常數(shù)可能過小,生命和宇宙不可避免地經(jīng)歷“生命中的不可承受之輕”,最終出現(xiàn)“土崩瓦解”、四處消散的結(jié)局。這些宇宙中的引力常數(shù)過大,生命和宇宙不可避免地經(jīng)歷“生命中的不可承受之重”,最終出現(xiàn)收縮擠壓、“百煉成鋼”的結(jié)局。
量子力學和廣義相對論都用于對宇宙膨脹的預(yù)測,量子力學預(yù)測了宇宙微波背景輻射中的膨脹和起伏現(xiàn)象,量子漲落的預(yù)測得到了觀測的證實,BICEP2科學團隊可能發(fā)現(xiàn)了背景輻射中的“渦流”,這是古老光線的偏振現(xiàn)象。從量子力學構(gòu)想了一種不可思議的微小可能性,虛擬的粒子對在真空中“彈進彈出”,虛粒子的組合在通常的時空條件下難以察覺、但幾乎難以發(fā)生的事件在其它的宇宙可能隨時發(fā)生,“玻爾茲曼假設(shè)”預(yù)測了不同于人類的宇宙生物學意義的“外星人”,奇異的智慧生命在多重宇宙中可能是普遍性的存在,智慧的外星生命的數(shù)量可能遠超宇宙中的人類觀測者,外星人則是其它宇宙的觀測者。
“玻爾茲曼人”在時空中無限延伸,好似科幻影片中的外星人,地球人不知道玻爾茲曼人的存在,只是假設(shè)外星人代表了宇宙生命現(xiàn)象的一種形式。在多重的宇宙有很多假設(shè)和可能的因素,龐雜而宏偉的宇宙故事集也包含了虛構(gòu)和猜測的成分,對假設(shè)因素的證實或證偽都極為困難,人類是宇宙的觀測者,這是人們目前唯一證實的事實。人類的獨特性證明了宇宙的存在性,恰好是人類發(fā)現(xiàn)了宇宙的膨脹,人類觀測者的事實有助于多重宇宙的假說。BICEP2科學團隊令人印象深刻的觀測結(jié)果可能支持了多重宇宙的理論假說,他們的發(fā)現(xiàn)可能基于錯誤的數(shù)據(jù),但這是多重宇宙發(fā)現(xiàn)之旅的正確方向。
發(fā)現(xiàn)多種宇宙的努力引起了很大爭議,有些科學家十分懷疑從一個膨脹的宇宙能夠自然而然地產(chǎn)生多重的宇宙體系,但宇宙學家構(gòu)建多重宇宙的努力一直沒有停止,大量的理論架構(gòu)和觀測計劃有待搭建和實施,有些科學家和科學愛好者相信,多重宇宙理論是自然科學的盡頭,“科學的終結(jié)”將發(fā)生在多重宇宙的世界,但人們探索多重宇宙的嘗試也許才剛剛開始,宇宙科學的探索活動似乎進入了更廣闊的領(lǐng)域,人類的偉大與渺小將在多重宇宙的世界重新得到證明,人類的自然生存法則面臨了宇宙學意義的大轉(zhuǎn)折,但這一切的發(fā)生距離人類還非常遙遠。

(編譯:2021-5-20)