多元宇宙必然存在?人類理解宇宙所表達的極限概念

在多元宇宙概念中，多個獨立宇宙彼此分離，存在於一個永遠膨脹狀態的宇宙海洋。

據國外媒體報導，想像一下，我們所觀測到的宇宙，從頭至尾，僅是宇宙海洋中的一滴水。除了我們所觀測的宇宙之外，還有更多的空間、更多的恆星、星系，以及更多的天體，它們可能距離地球數十億光年。同時，無法觀測的宇宙與當前的宇宙一樣大，還有數不清類似的宇宙存在著，它們或大或小，或者更古老，或者更年輕，遍布在更大的空間之中。

伴隨著空間快速擴張，驅使宇宙彼此分離，同時，確保任何兩個宇宙不會相遇。這聽起來像科幻電影中關於「多元宇宙」的科學描述，但是如果現今我們所認可的科學理論是正確的，這不僅是一個有依據的觀點，而且是科學基本定律的一個必然結論。

多元宇宙的觀點起源於我們現今所看到和居住宇宙的物理現象，我們在天空所看到的任何區域，看到的恆星和星系，聚集形成一個巨大的宇宙網。我們發現越遙遠的星系就更年輕，其進化得很少，星系中恆星包含的重元素較少，它們看上去較小，很少發生合併事件，這裡存在較多的螺旋狀星系，很少有橢圓狀星系，通常橢圓狀星系是需要大量的時間合併形成。如果我們所觀測的宇宙與空間極限相一致，將發現這個宇宙中最早期的恆星，同時，還有一個黑暗區域，那裡唯一的光來自宇宙大爆炸的殘留輝光。

但是發生在138億年前的宇宙大爆炸並非是空間和時間的起始，更準確地講是我們所觀測宇宙的起始。在此之前，這裡存在一個叫做「宇宙膨脹」的紀元，空間自身以指數級快速膨脹，該時空結構充滿固有能量。宇宙膨脹理論是出現並取代之前理論的一個實例，其原因在於：一是它與宇宙大爆炸的所有成功理論相一致，並涵蓋了所有現代宇宙學理論；二是宇宙膨脹理論解釋了大爆炸無法解釋的許多問題，例如：為什麼宇宙到處都保持相同溫度；為什麼宇宙能夠如此空間平坦；以及為什麼宇宙沒有像磁單極子的高能殘留物質；三是宇宙膨脹理論進行了許多不同類型的新預測，通過觀測可以驗證，並且其中多數已得到證實。

藝術家以對數尺度衡量可觀測宇宙，值得注意的是，我們受限於從熾熱大爆炸之後所發生的時間範圍：138億年。

然而，宇宙膨脹預測的一個結論是我們並不知道是否我們能夠證實多元宇宙的存在。宇宙膨脹是空間以指數級的增長速度快速膨脹，這將在熾熱大爆炸之前發生，並且宇宙會膨脹更大，遠超過之前的體積。迄今為止，宇宙膨脹狀況正常，這將解釋如何形成一個均衡的大型宇宙空間。當膨脹終結時，宇宙將充滿了物質和放射線，這就是我們所看到的熾熱大爆炸。但是這裡也有一些奇特的現象，為了使宇宙膨脹終結，無論量子場是什麼，它都必須從高能不穩定狀態遞減，導致宇宙膨脹過渡為一種低能均衡狀態。這種過渡，以及從「高峰」至「低谷」的變化，將導致宇宙膨脹從發生到終止，並形成熾熱大爆炸。

但無論哪個作用場對於宇宙膨脹具有決定作用，就像所有其它作用場都必須遵循於物理法則一樣，其必須是自然固有的量子場。像所有量子場，它通過波函數進行描述，可能隨著時間波浪狀擴散。如果該作用場的數值非常緩慢地從高峰值遞減，意味著它可能隨著時間推移，膨脹將逐漸接近結束，並逐漸迎來大爆炸。

由於在膨脹過程中空間以指數級速度迅速擴張，這意味著隨著時間的推移，許多空間以指數級快速形成出現。在一些空間區域，膨脹將接近終結：作用場將遞減至低谷。但在其它一些區域，膨脹將繼續進行，導致越來越多的空間環繞每一個膨脹終結的區域。這種膨脹速度遠大於一個充滿物質和能量的宇宙的最大膨脹速度，所以在非常短的時間裡，膨脹部分接管了所有一切。依據這種可行機制，充分的膨脹可製造我們現今所看到的宇宙，而在我們的周圍還有更多的空間。在膨脹結束的宇宙周圍，其它空間的膨脹並未立即停止。

這就是所謂「永恆膨脹」現象的由來，在空間膨脹結束的區域，將產生一個熾熱大爆炸和一個宇宙。但是膨脹並未終結的區域，會產生更大的膨脹空間。從而產生一些區域，形成的熾熱大爆炸導致遠離我們，同時，其它區域將繼續膨脹。

這個較大的宇宙，遠比我們所觀測的宇宙更大，並且不斷地在這個指數級膨脹的空間中創造出來，這就是多元宇宙的意義所在。認識到多元宇宙本身並不是一種科學理論，這一點是非常重要的。它可以不預測任何可觀測現象，更確切地講，多元宇宙是一種理論預測，它來自於物理定律，甚至它是一種物理定律的必然結論：如果存在一個由量子物理學支配的膨脹宇宙，其膨脹註定會終結。

很可能在大爆炸之前理解這種狀況是不正確的，我們關於宇宙膨脹的理論是完全錯誤的。如果是這樣的話，那麼多元宇宙的存在並不是一個必然結論。但是，對於一個永恆膨脹狀態的預言，如果該觀點是正確的，將會出現無數小型宇宙連續不斷地誕生，並驅使它們彼此分離。

那麼多元宇宙究竟是什麼？它可能超越了物理學，成為我們所遇到的第一個物理動機的「形上學」。這是我們首次理解宇宙所表達的極限概念，這裡有我們需要的信息，但是我們永遠無法獲得，為了將其提升至可測試的科學領域，在此之前，我們可以預測，但既不能驗證，也無法反駁，事實上我們的宇宙僅是更大領域範圍的一小部分——多元宇宙。（編輯：p_vhehwang）