美國哥倫比亞大學教授布萊恩·格林尼認為,越來越多的理論研究證明:我們所在的宇宙不是唯一的一個
疑問已久
愛因斯坦:人類所在宇宙是唯一嗎?
「我真正感興趣的是,上帝在創造世界時是否有什麼選擇。」著名物理學家愛因斯坦曾作出如上提問,他的意思是,人們所在的宇宙是不是唯一可能存在的宇宙。
愛因斯坦想知道,已有的物理定律是否必然推導出只有一個宇宙——我們這個由星系、恆星和行星組成的宇宙。或者,就好像每年都會推出的各式各樣的新車一樣,現有物理定律是否也可能推導出多種有不同特點的宇宙的誕生?
如果答案是肯定的話,那麼人們通過天文望遠鏡和離子對撞機所認識到的廣袤的宇宙,可能僅是一些隨機過程的產物。或者人們所處的宇宙之所以是這樣,還有更深層面的另一種解釋。
在愛因斯坦的時代,宇宙可能有不同的模樣,這種可能性被認為是蠱惑人心的說法,物理學家們都致力於「更嚴肅」的研究。
但在最近,這個問題已從物理學的邊緣進入主流,研究者們提出,宇宙不僅可能有不同的特質,還可能存在跟我們現在的宇宙不一樣的宇宙,這些「其他的宇宙」由不同的粒子組成,受到不同力的主宰。
這些不同的宇宙組成了更廣闊的宇宙,被稱為多元宇宙,它是近幾十年來物理學中湧現出的最具爭議的概念之一,引發了激烈爭論。
有人認為多元宇宙是人類對現實理解的下一階段,有人則表示這純屬無稽之談,是一些理論家天馬行空的想像。
宇宙大爆炸不獨特
其他宇宙也能以同樣方式誕生
愛因斯坦提出廣義相對論後,科學家通過數學分析認為空間本身是在膨脹的,會拉大星系之間的距離。1929年,美國天文學家哈勃提出:曾經的宇宙比現在小得多,它在某個時刻爆炸膨脹,變成了現在的宇宙。這就是宇宙大爆炸理論,在接下來的幾十年中,這一理論得到了很多觀測結果的支持。但科學家們還是意識到,它存在一種重大的缺陷,它沒能解釋到底是什麼促成了大爆炸。
上世紀80年代,物理學家阿蘭·古斯推出一個模型,這種模型的中心是一種假設的「宇宙燃料」。分析顯示,隨著太空的膨脹,「宇宙燃料」會不斷自我補充,因此「宇宙燃料」幾乎不可能被用完。這就意味著,宇宙大爆炸不太可能是獨特的事件,「宇宙燃料」不僅可以引發我們所在宇宙的膨脹,還能引發其他爆炸,每一次爆炸都能產生其特有的宇宙。
多元宇宙的存在
能合理解釋「暗能量」
儘管宇宙膨脹是個革命性的發現,但它只是問題的一個方面,並沒有回答全部的問題。
上世紀90年代,兩個天文學家小組研究發現宇宙膨脹並未減緩,而是在約70億年前進入超速階段,並一直在加速。是什麼力量將星系越來越快地推離彼此?由廣義相對論推導出,宇宙中存在著「暗能量」。
但是天文學家在推斷觀測到的宇宙加速中存在多少暗能量時,發現了一個沒人能解釋的問題——暗能量在宇宙中的密度小得驚人。但通過物理定律來推算時,又發現得出的結果比觀測的結果大得多!
關於暗能量數量研究的巨大失敗促使物理學家們尋求一種完全不同的解釋方法,其中之一就是多元宇宙的存在。這能幫助解釋暗能量的秘密,令人類的觀測研究結果更為合理。
弦理論的研究
推算出多元宇宙的存在
美國哥倫比亞大學教授布萊恩·格林尼認為理解多元宇宙的關鍵是弦理論,在過去的25年間,他一直在研究弦理論。簡單說,弦理論力求解決物理學中已認可的兩個理論間的矛盾:量子力學和廣義相對論。
格林尼說:「愛因斯坦的相對論解釋了巨大物體的運動。量子力學解釋另一個極端——微小物體的時候發揮著了不起的作用。兩者在各自領域的作用無與倫比。但放在一起時,它們就像仇人,數學也失去了作用。」
格林尼表示:「我們研究弦理論時發現了多元宇宙,弦理論里討論的弦不光是理論定義,也包括一些看起來像大的飛毯或者薄膜的二維平面。根據弦理論,我們只是居住在很多這樣的巨型平面中的一個上面,其他地方可能還漂浮著別的薄膜。」
現代快報記者 李欣 編譯
阿波羅網配圖
多元宇宙的想像圖
我們可能生活在多維面中的某一面上