跨越界限之恶棍列传（4）
（题图：孩子：ASTRONOMY: WILLIAM ZUBACK）
接上回，继续“恶棍”列传。
终于到了我最喜欢的话题－－“多宇宙”了，或者用更确切的话来说，时空发生学spacetimegenesis，是上一回谈到的创造的一部分，时空创造，也可以简称为“创世”，genesis本身就是圣经第一章的名字，翻译通常多一个字，创世纪。现代理论物理学较为主流的假设是，时空是突现的，不同的理论，在这个基础之上建立了自己的景观，这些蔚然盛大的景观为我们开启新世界的新理解。
15，平行宇宙埃弗莱特
平行宇宙parallel universes，多宇宙multiverse，一般将这个理论的发起归于埃弗莱特（Hugh Everett III）的MWI，Many-worlds interpretation，得名有多种说法，但一般认为是取名大师“恶棍”惠勒，大部分现代科幻小说和电影的类似思想都由此而来。
理论上，存在着不止一个宇宙，我们所在的宇宙只是其中一个，
在其他的宇宙之中，可能还存在一个你，跟你做出的选择完全不同，因此拥有不同的人生，也可能，其他宇宙中，宇宙常数完全不一样，你可能是另外一种存在状态，也可能，其中充满了狂热而残酷的环境，你根本无法生存。
（弦论的多宇宙诠释）
平行宇宙“恶棍”埃弗莱特的理论是从量子理论导出的。著名的双缝实验，一个电子通过双缝，不是类似于经典物理中的粒子从其中一个缝穿过，而是同时从双缝通过，在双缝后发生了干涉现象。针对这种现象，玻尔提出“哥本哈根解释”：当人未观测时，电子在两条缝都有存在的概率，一旦被观察，电子就有了准确的位置，该电子的波函数在被测量的瞬间“塌缩”到了该点。克氏门徒“恶棍”大卫·玻姆的隐藏的秩序（第2节）、取名大师“恶棍”惠勒宇宙是延迟决定的（第9节）都是不同的解释。
平行宇宙“恶棍”埃弗莱特提出了另外一种思路，此时，波函数并没有“塌缩”，仍然处于叠加状态，一位观察者发现电子处于左边的缝，另一位观察者发现电子处于右边的缝，两位观察者都都真实存在，只是处于两个不同的宇宙，只是互相观察不到对方。于是，每一次测量都“分裂”为两个平行的宇宙，每一个宇宙的观察者只观察到自己的一个确定状态，两个宇宙相互叠加。这种解释下的薛定谔的猫，开盒的时候，同样分裂为两个平行世界，一个世界中猫活着，另一个世界中猫死了，
两只猫在两个宇宙之中，并不能互相交互。
同样，量子骰子也是一样，
观察者被限制在其中一种点数的宇宙中，不能看到其他点数的发生，在这里，几率的发生就等同于时空的发生。
有意思的是，平行宇宙“恶棍”埃弗莱特的理论提出之后，并未被业界接受，玻尔也不接受，他一生都维护着哥本哈根解释（他也不接受克氏门徒“恶棍”大卫·玻姆），这使得平行宇宙“恶棍”埃弗莱特心灰意冷，退出了理论物理学界，创立Lambda公司，直到70年代DeWitt重新发掘并大势鼓吹为他的理论是“20世纪隐藏得最深的秘密之一”，才得以重见天日。平行宇宙理论在黑洞“恶棍”霍金（时间旅行悖论之中），日裔未来学家畅销书作家加来道雄，宇宙的琴弦Brian Greene，天文学家Max Tegmark（2003年科学美国人《平行宇宙》文章）等明星们的推动之下，引起了广泛的关注。
传说，上帝听到爱因斯坦说“没有宗教的科学是跛足的，没有科学的宗教是盲目的”，很生气，于是，在考虑了两天之后，为我们送来了平行宇宙“恶棍”埃弗莱特（2天后出生），所以，平行宇宙被称为埃弗莱特主义Everettism。埃弗莱特一出生就很特别，他12岁的时候写信给爱因斯坦，爱因斯坦就迅速回复了他。取名大师“恶棍”惠勒所在的德州大学请他去演讲，居然破例允许他在礼堂抽烟。爱因斯坦问：上帝创造的宇宙有多少种选择啊？埃弗莱特说：有多少种选择，就有多少个宇宙（开个玩笑啦，不是搞物理的都用xx-zation，这一定是那些搞数学的人的暗算，搞数学才用xx-ism）。
多宇宙的思想在之后演化成各种不同的理论。1979年，Alan Guth提出暴涨理论，在宇宙无休止地疯狂膨胀时，各式各样的暴涨空间也随之出现。虽然每个空间都置身于同一个宇宙里面，但它们的膨胀速度过快，以至于生活在其中的人们永远也无法知道另一个空间的情况，
有些空间的物理定律也许与我们的不同，因此可以说，我们的宇宙实际上成了一个多重宇宙——一个囊括了形形色色宇宙的、巨大的、不停增长的分形结构体。没有人能够在这些宇宙泡泡之间穿梭往来。2014年，Alan Guth和另外两位同事分享了天体物理学Kavli Prize的一百万奖金，还得到了奥巴马的接见。
另一种平行宇宙分支是数学宇宙假说mathematical universe hypothesis，
由天文学家Max Tegmark提出，我们的外部物理现实是一个数学结构，这些数学结构复杂到可以容纳自我意识的子结构，这些意识会主观的认为自己存在于物理的真实世界。对应不同的初始条件、物理常数、不同数学方程的的宇宙可以认为是同样真实的，他们组成了数学宇宙的集合，之后，Tegmark限定了只有符合哥德尔完全判定的数学宇宙才可能“发生”。
Max Tegmark将平行宇宙分为4个层次，第一个层次是视界之外，如暴涨理论的平行宇宙。第二个层次暴涨后的泡沫，如取名大师“恶棍”惠勒的宇宙泡沫。第三个层次是量子力学的多世界解释，还包含了费曼的Multiple Histories解释和H. Dieter Zeh的多精神解释（Many-minds interpretation）。第四个层次就是终极集合，包含Tegmark的数学宇宙，以及谦虚“恶棍”Wolfram在他的引擎中候选空间（第13节）。
平行宇宙在弦论中就更加神奇了，我们在第3节和第7节分别讨论过膜，弦论的平行世界就是漂浮在高维中的膜。Steinhard和Turok 在2001年提出了一种巨膜碰撞的理论来解释大爆炸（bigbang），认为大爆炸不是宇宙的开端，而是宇宙中循环发生的事件。由于我们还没有观察高维中其他膜的手段，所以，无法确知下一次膜的碰撞在什么时间发生。
（两张膜的碰撞点产生了bigbang）
（一个爆炸的点）
（从膜之中观察）
不过，迄今为止，平行宇宙还没有确定的证据被证实。2014年，南极大陆的一次实验，BICEP2，其观测结果被天文学家认为是宇宙暴涨产生的引力波在微波背景辐射里留下的涡旋纹样。
这个报道立即就出现在各大媒体头条，但随即发现，这些纹样很可能是星系里的尘埃产生的。LHC至今也没有检测到弦论中的巨弦／膜（大的额外维large extra dimensions）。
对平行宇宙理论最早的批评是玻尔，原话是，这就好比我们希望以后能证明2×2=5一样。最有趣的是Peter Woit，在博客中说：
在20世纪，物理学家提出了强大的、引人瞩目的基本理论，并且取得了巨大的成功，但在过去40年，他们却身陷困境，进展甚微。不幸的是，一些著名的理论学家现在基本上放弃了，决定找一条简单的路走。多重宇宙论应运而生，既是万能的，又没法被检验。他们没有抛弃像弦论这样的理论学说，而是把它们转变成空泛的、适合于万事万物的理论。如果物理研究以此为止境，那真太让人失望了。尽管如此，我仍然希望这只是一时流行的狂热，很快会消亡。对物理定律进行更好、更深入的理解十分难，但作为人类，我们有这个能力，只要我们不把过多精力花在那些对任何问题都给不出解答的理论上。一一Peter Woit
引用玻尔的口头禅：这连错误都算不上 not even wrong。
（本节部分资料源于Bob Berman的Multiverses: Science or science fiction?，载于Astronomy 2015年9月刊，部分图片也源于Astronomy，请自行补充原文，文中还提到David Hilbert的警告：虽然数学需要无穷，在实际的宇宙中无穷却没有立足之地。以反驳无穷的平行世界。Hilbert就是“我们终将知道，我们必将知道”的那个Hilbert。）
16，曲率飞船阿库别瑞Alcubierre
爱因斯坦以来，理论物理学中有两个十分有意思的路数。第一个是，数学为尊。数学不只是辅助物理学的工具，而是认识世界的更核心的力量，这在第7节中有讨论过。在爱因斯坦，时间、空间就不再是自然律了，时空是由定理产生，而不是定理的背景。理论物理基于一种融合了代数和几何的新几何（第6节中的庞加莱几何，以及之后喜欢说笑话的康尼斯发明的非对易几何，仿佛来自虚空的Grothendieck的代数几何），例如，标准粒子的质量和力整合进高维几何的变换，时空几何是更高维广义相对论方程的一个解（在一定近似程度上），高维的庞加莱代数等价于低维的共形代数，时空即量子纠缠中的几何图像（Van Raamsdonk）等。
第二个是，对称。对称指某种对象在某种变换下的不变性，或称为统一也行。我把“对称”思想称为物理学中的直觉，我甚至认为对直觉的强调和运用正是魔法师“恶棍”威腾和丘寄希望物理引导数学发展的原因。物理学中的直觉就是数学为尊之后的第二个重要的路数，这也成为了理论物理学最重要的一个路数。比如，超对称（费米子和玻色子对称），这简直是现代理论的基石啊。又如，两个在物理学上相同的时空模型可以看作是等价的（T对偶、S对偶、ADS／CFT对偶）。进一步，在定义之中产生某种等价的联合（统一），或者如取名大师“恶棍”惠勒的命名。例如，信息＝墒（第8节），虫洞＝量子纠缠（14节）。在第6节我把对偶看作是弦论中最重要、最具颠覆的理论，在这里，我认为对称是现代理论物理学中最重要的思想，没有之一。
在本节，将引入一种另类的时空发生学，这种“发生学”试图使得我们相信，空间＝能量。
还是先回到曲率飞船“恶棍”阿库别瑞。曲率飞船“恶棍”阿库别瑞在94年提出一种利用时空曲率驱动飞船的理论，他勾勒出一种推进系统，叫做warp drive，可生成一个所谓“时空泡”spacetime bubble，藉此操纵时空，从而在全局上超越光速飞行，在局域上又不违反光速是最高速度的狭义相对论。
这其实就是通常出现在科幻中的外太空旅行，如《星际迷航》的超光速飞行FTL、《未来舰长》中的波动模式undulating mode，《星战7》中的千年隼Millennium Falcon穿过虫洞后以光速降落的解释其实是很牵强的，因为光速直接着陆怎么也不会撞几棵树最后停在悬崖上就行了，天了撸，这是开挂的减速系统啊，如果用这个曲率飞船解释就更合理些。
在上图中，飞船的前端是时空压缩，后端是时空膨胀，时空泡中并没有加速感，蓝色的是负能量，这是曲率飞船“恶棍”阿库别瑞引擎最受到诟病的地方，因为需要大量的负能量用于稳定“时空泡”，这种负能量是什么呢？less of nothing吗？
负能量是相对于宇宙中存在的能量而言的，是对称于能量的反面，负能量经常用于数学计算中，是否实际存在于物理学，还不确定，支持负能量的物理学家有黑洞“恶棍”霍金。
黑洞“恶棍”霍金在他的《大设计》中，将宇宙爆炸的能量比喻为堆出来的土堆，
而用于堆土堆的土，是在地上挖出来的，就是上图中右边的洞，大爆炸带给我们充满能量的空间，同时也使得空间中充满了我们不能检测出的负能量，其大小与能量大小相一致，这样宇宙中的能量总和为0。
有意思的是，我们完全可以按照取名大师“恶棍”惠勒的方法，在这里，不需要增加一个“负能量”的命名。创建宇宙的材料一共有3种，物质、能量、空间。爱因斯坦统一了前两种，物质＝能量，在这里不应该直接统一后两种吗？应该是能量＝空间，而不是增加一个叫做奇怪的“负能量”的东西，能量与负能量的和等于0，负能量充满于空间中。这样曲率飞船“恶棍”阿库别瑞模型的蓝色负能量可以认为是一种特殊的空间（带有特殊时空曲率的空间），可以保持“时空泡”的稳定。
如果需要用一个公式表达，我们参考取名大师“恶棍”惠勒的学生贝肯斯坦的黑洞信息公式，即，1焦耳能量所导致高维空间面积增加1普朗克面积单位，能量＝面积（高维的面积等价于低维空间的体积）。当然，这个公式实际上没有啥用，我还需要一个英雄来为我作出相应的数学基础，就像取名大师“恶棍”惠勒、全息的“恶棍”苏士侃需要他们的英雄A. Strominger、J. Maldacena一样，但没关系，科学跟其他领域的都一样，总之先发明了再说，历史只会记住发明的那个人，就像我们只记住了取名大师“恶棍”惠勒、全息的“恶棍”苏士侃一样（现在知道科学家凑热闹创造假想、创作科普、提炼格言多重要了吧？哈哈）。
这就是只说版的时空发生学spacetimegenesis。
17，人择卡特
人择原理实际上可以看作是谜“恶棍”图灵和达尔文理论在时空发生学的表达，
－适合我们存在的宇宙被我们看到（适者存在）。或者说，我们之所以在这个时空位置，是这个时空提供了我们存在的可能。
－宇宙具备允许生命在某个阶段在其中发展的那些性质。
－包含自主信息处理过程一定会在宇宙中出现，而且，它一旦出现就不会灭亡。
不同宇宙常数的多宇宙是一个系统，在这样的系统中，一旦你获得了某种模式（pattern），并且这些行为可以被某种过程、或者被某种环境的反馈选择，人就是那个用于筛选的“环境”。这样，系统之中就会产生自组织，使得一些个体可以进化到一个更高的结构状态，这个过程的发生，不需要控制、也无法控制、不需要有意识的创造者参与、用于筛选的人／环境对这个过程也无意识。
人择原理是有英国天体物理学家布兰登·卡特Brandon Carter在1973年，哥白尼诞辰500周年之际提出的，其后被广为发展，出现了各种不同的分支和表述。
人择“恶棍”卡特是黑洞“恶棍”霍金的学生，霍金在《时间简史》讨论了这个理论，最初提出时只包含前两个原则，“弱人择”、“强人择”，后来鲍罗Barrow和泰伯拉Tipler在1986年阐述时增加了一个终极人择原理，就是本节开头的第三个原则。
人择原理的提出源于一个基本问题，宇宙中为什么会有生命存在。或者说是，在多宇宙、多时空中，如何选择。可能性如下：
－实际上的宇宙是大量有着随机定律的宇宙的集合，总有一些宇宙会诞生生命。
－存在智能设计者。
－存在目前尚未得知的机制，可以解释宇宙中存在生命的问题，也可以判断这种解释是否正确的证据。
2000年左右，人择原理被广泛的讨论，试图建立数学基础，人择原理在弦论中被称为“弦景观”String landscape，是与真空问题一起讨论的，用来称呼一系列真空集合，包含10维的超对称真空和低维的紧致化真空，以及构造出的完全被破坏的真空，一段时间之中，人择原理甚至被称为现代科学的“转折点”（以对标准模型的贡献闻名的史蒂分·温伯格Steven Weinberg）。不过这是过誉了，哪怕是全息的“恶棍”苏士侃也承认推导landscape的方法还有缺陷，因为它假定了有效场论可以用到宇宙学中，当引力参与时，未必是可信的。
人择原理和弦论之间的泛滥关系之后，魔法师“恶棍”威滕2005年在seed magazine的说（参考surveying the landscape）：我没有什么深刻的话好说了，我希望我们能学到更多。实际上，绝大多数理智的科学家还是支持第三种可能性，也许因为只有这种可能性中，才有事可做吧。
18，结语
总结一下，时空发生学的核心思想在于，对宇宙的研究，不要从空间或者从任何在空间中运动的东西开始。量子力学从纯量子结构，弦理论从震动的弦，彭罗斯扭量理论从关系而不是从依托时空的事件，Loll、Ambjorn的因果动力学三角化从时空几何基本元素（通过富勒Fuller方法组合）。如果理论是对的，那么空间就会自然“发生”（涌现、突现）出来。这些涌现的时空之中，还会涌现生命，涌现生命的时空的涌现，就是人择原理。
未完待续，在影响世界认识的整体论（或景观理论：隐含秩序、全息、信息、计算）之后，梳理了支持这些整体论的发生学，上一回的形态发生学Morphogenesis，本回的时空发生学Spacetimegenesis，后续还有Mandelbrot和分形，敬请期待。
（Andrea Russo艺术。btw，发生学即褶痕pli）