多重宇宙是科學嗎？

我們不能直接檢驗多重宇宙，但它是基於其他可以驗證的理論的預測結果。 （視覺中國/圖）

19世紀末，奧地利物理學家、哲學家恩斯特·馬赫曾公開否認原子的存在。他諷刺地問那些原子的擁護者：「你們見過原子嗎？」今天，許多科學家也在用相似的態度嘲諷著一個觀點——我們所見的宇宙並非單獨存在，它只是多重宇宙「泡泡」中的一個。

多重宇宙理論的反對者認為，我們無法看到其他的宇宙，因此這個理論無法被證明。此外，他們還認為用多重宇宙理論來解釋現實，明顯違背了奧卡姆剃刀理論（Occam's razor）。奧卡姆剃刀理論認為簡單的解釋優於複雜的解釋。但馬赫對原子的看法，毫無疑問是錯誤的。

綜觀歷史，反對多重宇宙的人總會被證明是錯誤的。事實上，最早提出多重宇宙的正是提出原子論的古希臘哲學家留基伯（Leucippus）和德謨克利特（Democritus），他們認為原子理論需要一個無限大的宇宙。然而，亞里斯多德（Aristotle）堅定地認為邏輯上只需要一個宇宙。這個觀點一直持續到了1277年，當時的巴黎主教認為這個觀點否定了上帝的力量，宣布將傳授亞里斯多德觀點的學者逐出教會。隨後，爭論又持續了幾個世紀。

到了16世紀，哥白尼（Copernicus）徹底改變了這個問題的爭論方向。不同於亞里斯多德的宇宙模型（地球在中間，周圍的天體位於繞地球運行的球面上），哥白尼把太陽放在中心，而行星（包括地球）位於繞太陽運行的軌道上。在這個「太陽系宇宙」中，恆星都位於繞太陽系運行的球面上。不久後，英國人託馬斯·迪格斯（Thomas Digges）重新繪製了哥白尼的宇宙圖像：恆星離太陽系遠近不同，而不是固定在一個球面上。這也增加了太空中存在多個太陽系宇宙的可能性。

後來，科學家通過望遠鏡發現，大量的恆星在一個距離較遠的區域中聚集成了一個圓盤狀結構——銀河系。正如哥白尼證明地球只是「太陽系宇宙」的一部分，太陽系也只是銀河系眾多「宇宙」中的一個。宇宙的定義再次被改寫：它是一個被虛空包圍、由恆星組成的巨大圓盤。

但在銀河系之外，還存在一些被稱為星雲（nebulae）的模糊斑點。19世紀40年代，美國天文學家奧姆斯比·麥克奈特·米切爾（Ormsby MacKnight Mitchel）將它們描述為宇宙島（Island Universes）。但此後，多重宇宙的觀點再次遭到了嘲笑，一度被拋棄、遺忘。直到1924年，埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）發現，一些模糊的星雲（如仙女座星雲）確實是像銀河系一樣巨大的宇宙島。哈勃最先提出了當今宇宙的定義：宇宙就像在時空中不斷膨脹的氣泡，由數十億個類似銀河系的星系組成。

20世紀80年代，一種有關宇宙形成的新解釋——暴脹宇宙學（inflationary cosmology）為多重宇宙的爭論提供了新觀點。如果在宇宙大爆炸後，宇宙極其快速地膨脹（暴脹），那麼這個過程可能會在其他地方重演。如果暴脹理論被證明是正確的，那麼我們的宇宙將只是眾多宇宙泡泡中的一個。

當然，這並不意味著多重宇宙一定正確。但多重宇宙的反對者僅因為無法驗證就認為它的存在不科學，這種說法明顯是錯誤的。雖然我們不能直接檢驗多重宇宙，但它是基於其他可以驗證的理論的預測結果。事實上，儘管暴脹宇宙模型還沒有完全建立，但它已通過了許多檢驗。

另一方面，其他宇宙的存在在理論上也並非完全不可觀測。如果另一個宇宙與我們的宇宙相撞，從宇宙大爆炸殘留的宇宙微波背景輻射中，我們有可能找到明顯的痕跡。即使沒有這類直接證據，多重宇宙的存在還可以通過間接方法推斷，就像1905年愛因斯坦通過分析液體中懸浮粒子的隨機運動，證明了原子的存在一樣。現在，科學家已經能夠利用掃描隧道顯微鏡產生的圖像真正「看見」原子了。

至於奧卡姆剃刀原理，我們能查閱到一個歷史事實：在14世紀，哲學家威廉·奧卡姆（William Occam）不僅提出這一原則，他還是多重宇宙理論最熱切的支持者。

（Scientific American中文版《環球科學》授權南方周末發表，高宏翻譯）

湯姆·西格弗裡德 （Tom Siegfried）