原创 Linvo Linvo说宇宙 2022-07-24 18:00 发表于湖南
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上回说到，在我们的可观测宇宙之外，是和我们这个宇宙差不多的地方。只是它们距离我们非常非常远，远到它们从一开始发出的光子的飞行速度，就已经赶不上宇宙空间膨胀的速度了。而它前面的空间还在以指数级进行膨胀，所以它们的影像永远也传不到我们这来了。如果那些地方有外星人的话，不仅它们位于我们的可观测宇宙之外，同样，对于它们来说，我们也处于它们的可观测宇宙之外。但是无论是人类还是那些外星人，大家其实仍然处于同一个宇宙空间之中，我们暂时就叫它“本宇宙”。很明显，本宇宙是一个远大于可观测宇宙的结构。前面说宇宙形状的时候说过，根据对可观测宇宙的曲率测量，如果本宇宙是封闭的球形，那么接近零曲率的这个测量结果，意味着可观测宇宙相较于本宇宙来说，就像脚下的这片平地相较于地球。不知道大家还记得暴胀理论吗，之前专门做过一期。作为传统大爆炸理论的2.0版本，暴胀理论重点解决了两个问题：暴胀理论解决这些问题的方法是：假定在宇宙诞生之初，宇宙经历了一次极其夸张的快速膨胀过程：从10^-36秒开始，只用了10^-33秒的时间，宇宙自身膨胀了10^26倍（也就是100亿亿亿倍），相当于是从一个原子瞬间膨胀到一整个星系的规模！暴胀理论模型
在这之后暴胀就停止了，空间膨胀的速度迅速慢了下来。接下来各种基本粒子、原子以及背景辐射开始登场。其实这个时候，才是我们所谓的“大爆炸”开始。换句话说：“大爆炸”其实并不是宇宙的开端，相反它只是宇宙“暴胀”的结束。这就是为什么之前一直强调：大爆炸理论并不是描述宇宙诞生的理论，它只是描述宇宙如何演化的理论。大爆炸模型
传统观点认为，起初的暴胀显然已经结束了，不然也不会演化出今天的宇宙万物。但是宇宙学家们通过对暴胀理论的进一步研究认为，这个所谓的暴胀似乎根本没有停止，而且也永远不会停止。这种理论认为：今天的本宇宙，仅仅只是整个暴胀区域中那一小块儿已经停止暴胀的部分。而对于整个暴胀区域来说，它永远有正处于暴胀状态的地方，整体上也会永远地暴胀下去，这就是“永恒暴胀”理论。对于整个永恒暴胀区域来说（我们暂时叫它“永恒暴胀宇宙”吧），每当它里面有一份空间停止暴胀时，就会伴随出现另外两份继续暴胀的空间。而对于另外两份空间来说，每当其中有一个停止了暴胀，那么它则会再次产生两份额外的空间，继续暴胀下去。如此一来，整个过程将无休无止。所以，在我们和那些外星人所在的本宇宙之外，存在两种区域：1、仍然处于暴胀的区域；2、其他的已经停止暴胀的区域。暴胀中的空间由于仍未发生相变，内部仍然是暴胀场，充满了原始的暴胀物质，所以可以认为这里没有任何我们熟悉的东西。但是对于那些和本宇宙类似，同样也是停止了暴胀的空间，它们则可以认为是本宇宙的平行宇宙，这就是泰格马克所说的“第二层平行宇宙”。这些第二层平行宇宙和上次说的可观测宇宙之外的第一层平行宇宙相比，它们有什么区别呢？首先，第一层平行宇宙虽然距离我们很远，但是它们和我们仍处于同一个宇宙空间之中（也就是都在本宇宙中）。虽然正常情况下，我们无法抵达其他平行宇宙，不过如果考虑“非正常手段”，理论上我们仍然有到达的可能。我们知道，第一层平行宇宙我们去不了，归根结底还是光速限制，就是说你无论如何也无法超光速运动。那如果我们突破了光速限制，原则上就可以到达其他平行宇宙。欸，方法你可能已经想到了，比如曲速引擎或者虫洞。这类方式由于是通过空间压缩或折叠的方法，而不是真实的运动，所以可以不受相对论制约。此外，如果你能让宇宙停止加速膨胀（不需要完全停止，只需要停止加速即可），那么就像“蚂蚁和橡皮绳悖论”那样，只要你有足够多的时间，你也可以到达目的地。蚂蚁和橡皮绳悖论
但是，如果你的目的地是第二层平行宇宙，那么这些方法将无能为力。那些地方虽然和我们处于同一个“永恒暴胀宇宙”中，但是对于和我们本宇宙类似的这些“子宇宙”来说，它们之间由于隔着暴胀区域，可以认为距离是无限远的。这些子宇宙就像是一个个孤岛，它们之间永远无法互通。除了能不能到达的问题，这两层平行宇宙还有个很大的区别，就是样貌。第一层平行宇宙除了有着和我们相同的物理定律外，它们的物理常数也和我们一样，唯一不同的仅仅是物质的分布这些初始条件。但是对于第二层平行宇宙来说，它们虽然也有着和我们一样的基本物理定律，但是它们经历了不同的相变，可能有着完全不同的物理常数。比如暗能量的占比不同；四大基本力的强度不同；基本粒子的质量也和我们的世界不同等等。这些物理常数不仅决定了每个子宇宙的样貌，同时它也决定着这些子宇宙的命运。这些常数哪怕只是微调一点点，都将让宇宙的样貌天翻地覆。很多子宇宙因为这些“系统设置”问题，甚至根本无法通过“大爆炸”形成稳定的空间和物质。这些子宇宙中的绝大部分，都会因为“爆得不够好”而“惨遭淘汰”。反观我们的宇宙，各种参数设置的恰到好处，这才让我们的宇宙诞生了世间万物，以及今天的文明。至于这究竟是一种“人择原理”的巧合，还是“某种力量”的有意为之，这个问题显然已经超出了科学范畴。无论是第一层平行宇宙还是第二层平行宇宙，平行宇宙作为暴胀理论的预言，它本身只是一种实体，而非科学理论。而且科学理论的特点是可证伪，显然平行宇宙这种东西，现实中也无法去检验。但是作为一种预言，如果我们能够对提出它的暴胀理论做检验的话，某种层面上来说，这也是对平行宇宙真实性的一种检验。就像爱因斯坦的广义相对论，它不仅预言了光线弯曲、引力钟慢效应、水星进动误差这类问题，此外还进一步提出了黑洞、引力波这些在当时看来完全不着调的东西。可是随着广义相对论的预言被一个个的验证，原本那些看似不着调的东西，越来越多的人开始相信它们或许真的存在。最后结果我们也都看到了，今天的EHT和LIGO都用足够有力的证据证实了黑洞和引力波确实真的存在。EHT拍摄的银河系中心黑洞（人马座A*）照片
耐人寻味的是，永恒暴胀理论恰恰也与目前所有的观测证据都吻合。这是否意味着：如果永恒暴胀理论是正确的话，那么前面说的第一层和第二层平行宇宙，或许也会真的存在呢。其实除了暴胀理论预言的前两层平行宇宙外，泰格马克还提出了第三层和第四层平行宇宙。鉴于这两层平行宇宙已经脱离了结构上的宇宙，所以这里就先不讨论了，等后面说到平行宇宙话题时咱们再专门来说。今天说的这个永恒暴胀宇宙，似乎已经是结构上的最大宇宙了。可是转念一想，如果它没有“外面”的话，那当初的暴胀是咋发生的呢？而暴胀之前又是什么呢？下期，我们就来聊聊宇宙诞生前的那些事儿。
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