第346章 入定观心

　　对于第一层平行宇宙是什么样的，张晓辰也曾走过自己的见解和认知。

　　对世界的物理描述传统上分为两部分：初始条件，以及决定初始条件如何演化的物理定律。住在第一层平行宇宙的观察者和我们观察到完全相同的物理定律，但初始条件却和我们所在的哈勃体积中的不同。

　　比较看好的理论认为，初始条件（早期的密度和不同类物质的运动）由暴胀时代的量子波动所产生。量子力学形成了实际上是随机的初始条件，产生了被数学家称为遍历随机场（ergodicrandomfield）所描述的密度波动。

　　遍历意味着，如果你假想一个许多宇宙的集合，每个宇宙都有着自己随机的初始条件，在一个给定提及范围内出现各种结果的概率分布，和你在同一个宇宙的不同体积取样得到的概率分布是一样的。也就是说，任何在原则上可以发生在这里的事情，在其他的某个地方实际上就会发生。

　　暴胀实际上导致了所有概率不为零的可能的初始条件，最可能的是那些波动在10-5量级，均匀分布的初始条件。这些波动被引力聚集（gravitationalclustering）过程加强放大，从而形成星系、恒星、行星以及其他结构。

　　这意味着，不仅几乎所有可以想象的物质构成都发生在某个遥远的哈勃体积内，而且我们应该认识到，我们的哈勃体积是相当典型的——至少在那些包含观察者的哈勃体积中是典型的。

　　一个粗略估计显示，距你最近的那个和你一模一样的人将远在)米之外。而在)米外才会有一个半径100光年的区域，它里面的一切与我们居住的空间完全相同，也就是说未来100年内我们的所有经历都会和我们的副本一致。

　　而至少)米之外该区域才会增大到哈勃体积那么大。

　　这就引起了一个有趣的哲学问题，它不久之后将会困扰我们：如果真的存在那么多和“你”有完全一样的经历和生活的副本，即使你掌握了整个宇宙态的完全知识，你也不能计算你自己的未来。原因是，你将不能决定哪一个副本才是“你”（他们都自认为是）。

　　但他们的人生最终将是不同的，所以你最多只能预计你今后各种经历的概率。传统决定论的观点就此终结。

　　怎样证明或证伪一个平行宇宙理论？

　　平行宇宙这一理论是不是属于形而上学而非物理。

　　正如卡尔·波普尔（KarlPopper）所强调的，物理和形而上学的区别就在于，理论是否能被实践证明和证伪。一个理论包含不可观测的实体，本质上并不能说明它不可检验。

　　例如，一个理论宣称666个平行宇宙，每个都缺少氧，从这个理论可以做出可检验预言，那就是我们在这里应该不能观测到氧，所以这个理论能被观测排除。

　　一个更严肃的例子是，第一层平行宇宙的框架常常被用来排除现代天文学的理论，虽然很少有人明确地那么说。

　　例如，关于宇宙微波背景辐射（CMB）观测显示，空间几乎没有弯曲。CMB图上温度高和温度低的点都有一个特征尺度，这一尺度取决于空间曲率，观测到的点都过大，不符合先前流行的“开放宇宙”模型。

　　但是，平均的点的大小在每个哈勃体积上有些随机的差别，所以做到统计精确是很重要的。当宇宙学家说开放宇宙模型以99.9%的置信度被排除时，他们真正说的是，如果开放宇宙模型是正确的，那么显示出我们所观测到大小的CMB点的哈勃体积少于总数的千分之一——所以拥有无限多哈勃体积的模型就被排除了，即使我们只在自己的特殊哈勃体积中（当然）显示了CMB图。

　　从这个例子上得到的经验是：平行宇宙这一理论可以被实践证明或证伪，但这要求理论给出平行宇宙集合的预言，并给出其概率分布（或更一般的，给出数学家所说的测量）。

　　接下来将会看到，解答测量问题不容易，有些平行宇宙理论中，这一问题还没有得到解决。

　　第二层：后暴胀泡沫

　　即其他后暴胀泡沫，具有不同的有效物理定律、物理常数、时空维度、粒子种类。

　　若觉得第一层平行宇宙太大，简直无法容忍。那么试着想象一下无穷多个完全不同的宇宙（每个在图1.1用一个泡沫表示），这些宇宙甚至有不同的维度和物理常数。

　　这就是现在流行的混沌暴胀理论所预言的，我们称之为第二层平行宇宙。这些宇宙属于不同的范畴，离开得比无限远还要遥远，也就是说即使你以光速前进无穷长的时间也到不了那里。

　　原因是，我们的第一层平行宇宙团和邻近的第一层平行宇宙团之间的空间仍在暴胀，空间延展和创造新体积的速度远大于你能穿过它的速度。不过，你可以到达任意远的第一层平行宇宙，只要你足够耐心，而且宇宙膨胀减速的话。

　　第二层平行宇宙的存在的证据：

　　到年代，大爆炸模型，已经被证明是一个成功解释了我们宇宙的大部分历史的理论。它揭示了原始火球怎样膨胀并冷却，在40万年后怎样变得透明，怎样发出宇宙微波背景辐射，并通过引力聚集过程形成密度起伏，产生了星系、恒星和行星。但仍然存在恼人的问题，最初到底发生了什么。

　　是无中生有吗。所有那些超重粒子，例如粒子物理预言的磁单极子，早期时应该在哪里被创造（“磁单极子疑难”）。

　　为什么空间是现在这么大，这么老，这么平坦，而一般的初始条件都预言在10-42秒量级之后，弯曲度会随时间增长，密度要么趋于0要么趋于无穷大（“平坦性疑难”）。

　　是什么机制导致了没有因果联系的空间区域上CMB温度都是基本一致的（“视界疑难”）。又是什么机制产生了在10-5水平上的原始密度起伏，从而长出所有宇宙结构。

　　暴胀过程一举解决了所有这些疑难，成为关于宇宙极早期的最流行理论。暴胀是空间的快速拉伸，它稀释了磁单极子和其他残余物，使空间就像一个膨胀气球的表面一样平坦均匀，并使量子真空波动演变成宏观大的密度波动从而形成星系。。

　　从一开始，暴胀就通过了附加的检验：CMB观测显示，空间是极端平坦的，并测出初始波动具有近乎随尺度不变的波谱，没有物质的引力波成分，所有这些都和暴胀所预言的完全一致。

　　暴胀是很多基本粒子理论中的普遍现象。在流行的混沌暴胀模型中，暴胀在空间的某些区域停下来，使得我们所知的生命能够出现，同时量子波动导致其他区域暴胀得更快。


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