多重宇宙是科学理论吗?
每个人都可以提出自己的理论,简单来说,一个理论就是用来解释“事物如何运作的想法”。但是,如果想要这样的一个理论成为科学的理论,那就必须做的更多了。特别是,在构建任何一个新的科学理论之前,都必须仔细了解现有科学的框架,比如最前沿或最广为接受的理论,以及所有现有的数据。一个好的科学理论必须达到以下三个条件:
它必须能够复制现有理论所有的成功预言;
它需要有新的认识,能够解释最新的实验结果,也就是旧理论无法解释的结果;
更重要的是,一个好的科学理论应该提出前所未有的预言,而且预言必须能够被实验证明。
在所有领域,科学都是这么运作发展起来的,从“简单”的物理,到“复杂”的生物。
从科学史上我们可以看到,地心说被开普勒的日心说和椭圆轨道取代,开普勒的发现奠定了之后牛顿的万有引力。万有引力理论不仅仅解释了行星的轨道和运动,而且还解释了木星的卫星、金星的相和火星的偏心轨道,以及预言了周期性来回彗星的存在。
广义相对论于1915年发表,1919年爱丁顿带领的团队通过日食观测星光经过太阳发生偏折验证了广义相对论。
但是,几百年后,牛顿引力在预言水星的进动时也遭遇失败。直到爱因斯坦提出了广义相对论。广义相对论不仅重新复制了牛顿引力的所有成功预言,也解释了水星轨道异常,同时预言了像星光会在引力场下被偏折可验证的预言。短短的几年,广义相对论就被证明了,至此科学经历了一场新的革命,科学家开启了新的方式看待我们的宇宙。
同样的例子也在生物学上发生。达尔文提出的进化论被后来的基因学取代,而基因学进一步的被DNA的发现所取代。
那么,回到我们的主题,什么是多重宇宙?多重宇宙是从哪里来的?想要了解多重宇宙,我们需要先从我们生活的宇宙中开始说起。我们生活的宇宙是指可观测宇宙——也就是我们所能看见,测量,相互作用的万物总和。
当夜幕降临时,无论我们抬头向任何方向望去,我们总能看见满天的恒星和星系,它们在一个巨大的宇宙网中簇拥在一起。当我们看的越远时,也就意味着我们可以看到宇宙年轻时的样貌——我们其实是往时间的反方向在观测我们的宇宙。
越远的星系就代表着它们越年轻,因此它们并没有经历太多的演化。这些星系包含的恒星只拥有少量的重元素;它们在尺度上也显得更小,因为并没有很多的星系发生合并;它们更多的是螺旋形状,只有较少的是椭圆星系,因为大多数椭圆星系是合并而来的,而这需要时间。如果我们看的更远,我们会发现宇宙中最早诞生的恒星,在这之前,便是宇宙大爆炸的余辉——微波背景辐射。
宇宙的历史。
宇宙大爆炸本身并不是空间和时间的开始,而是可观测宇宙的开始。在这之前,有一个称为暴涨的时期,空间在这个时期呈指数式膨胀。
暴涨理论便是一个代替了之前理论的一个例子:
它成功的解释了大爆炸所能解释的一切现象,并包含了所有的现代宇宙学;
并且解释一些大爆炸本身不能解决的问题,包括为什么宇宙到处都拥有相同的温度,为什么空间趋于平坦,以及磁单极子的问题等等;
更重要的是,它有六个全新的、并且可验证的预言,其中五个已经得到了验证。
但是,暴涨理论还有一个预言我们并不确定我们最终是否能够解释,那就是:多重宇宙。
多重宇宙。
我们知道,暴涨是通过空间极速的膨胀运作的。到目前为止,这个理论都运作的非常好,它很好的解释了我们今天所看到的宇宙。当暴涨时期结束时,热大爆炸开始了,宇宙充满了物质和辐射。但是,这正是奇怪的地方。
通过可行的机制,暴涨会维持足够时间以产生我们今天所看到的宇宙。但是,暴涨不只发生一次,而是不断的在发生。在某些区域,暴涨并没有终止,这就是所谓的“永恒暴涨”。
蓝色代表暴涨还未结束;红色的X代表暴涨结束,我们的宇宙就是其中之一。
根据量子力学,暴涨可以在任何时间,任何区域都有机会终止。但是它也有概率在任何时间和任何区域不终止。当暴涨终止时,宇宙就进入热大爆炸,就像我们今天所看到的宇宙。因此,在其它区域还存在着还在暴涨的宇宙,那些宇宙可能比我们现在所处的宇宙大的多。
关于其它的宇宙,我们并不知道:
它们是否服从跟我们一样的物理定律,其中包含的粒子和基本常熟是否也跟我们相同?
它们的是否拥有相同的密度以及相似的演化历史?
不同宇宙之间,是否以量子力学的某种方式纠缠在一起?
这些问题的答案可以是“不是”或“是”;根据保守的假设,上面三个问题的答案分别是“是”、“是”和“不是”。但这就让我们开始思索:这是否是一个科学理论?
可以这么说,多重宇宙本身并不是一个科学理论。它是今天我们所能理解的物理定律的一个自然理论结果。它或许是这些定理不可避免的结果。但是,就像弦理论,它有一个巨大的问题:它并没有预言任何我们已经观测到的东西,而且没有它我们也照样能描述我们的宇宙,它也没有任何新的预言我们可以去验证或寻找。
多重宇宙并不是解释我们自身所处宇宙所必须的。它并没有解决任何当前我们遇到的真正难题。最糟糕的也就是我们说一个好的科学理论需要具备的第三个条件,他没有预言新的东西。
如果我们现有的宇宙观和它的历史演化都是对的,那么多重宇宙很可能是真的。除了我们观测到的宇宙,其实还存在很多其他的宇宙,那些其它的宇宙会经历自己的大爆炸时期,而且不会跟我们所处的宇宙相互作用。
总结来说,多重宇宙是一个相当有趣的理论,看起来也是物理定律的一个不可避免的结果。但是,除非我们能够科学的证明,我们才能说它是科学的。但更可能的是,我们永远也验证不了它。它是一个合乎情理的理论猜想,但不是科学理论。