霍金的最后一篇论文告诉了我们什么？

已故物理学家霍金在他的一生中对宇宙学做出了巨大贡献，但他没有完全解开宇宙的所有谜团。

现在，他的最后一篇论文已经发表了——它介绍了一些关于宇宙大小和形状的新观点。但是这项研究说了什么？这些发现有多重要？

我们对宇宙的传统看法是，我们的宇宙从大爆炸开始，然后有一个非常快速的膨胀期，这被称为宇宙膨胀。这创造了一个我们今天生活的又大又平的宇宙。问题是宇宙中的膨胀趋向于停滞。

这是因为早期宇宙的膨胀实际上被奇怪的量子力学规则所控制，使得它以一种意想不到的方式运行。

例如，根据量子力学，粒子可以从真空中随机出现，然后又消失——这就是所谓的量子涨落。在早期宇宙中，量子波动可能会导致宇宙的某些部分突然开始比其他部分膨胀得更快。

这意味着对通货膨胀最明确的描述具有这样的特征:尽管通货膨胀可能在某些地区结束，但它会在其他地区继续，因此整个宇宙将“永远膨胀”。

这也表明我们应该生活在一个有平行宇宙的“多元宇宙”的小口袋里，在这个小口袋里，膨胀已经停止，恒星已经形成。然而，整个多元宇宙将继续创造新的膨胀的宇宙，就像不规则碎片一直在增长一样。

一个不规则碎片化的宇宙？(照片来源:沃尔夫冈·拜尔/*)

这样一个宇宙将是非常不平衡的——这是霍金论文的重点。如果我们把宇宙想象成一个气球，给气球充气应该是一个均匀膨胀的过程。

但是宇宙的永久膨胀看起来就像气球的一小部分突然失去弹性，不再膨胀。考虑到气球的其余部分仍在膨胀，这将使整个气球的表面非常锋利。

永恒宇宙膨胀理论和多元宇宙理论之所以强大，是因为它们可以很容易地用“人类选择原则”的意识来解释诸如人类这样的物种的存在。

本质上，为了让生命存在，宇宙环境作为一个整体必须非常接近我们居住的星球。例如，如果一颗行星没有形成，很难想象生命是如何存在的，也很难解释《星际迷航》中的生命和生活方式。

如果只有一个宇宙，它不太可能像我们生活的宇宙。然而，如果有无限多个宇宙，那么其中至少有一个可以保证包含生命。

无尽的驯服

但是这足以解释宇宙吗？毕竟，我们从未见过这些无限平行的宇宙。在发表在《高能物理》杂志上的一篇论文中，霍金和他的来自比利时库鲁温大学的同事托马斯·赫尔佐格使用了一个玩具模型来探索宇宙的结构。

他们利用全息技术将三维空间从数学简化为表面的二维投影，试图计算宇宙的外观。

隐藏整个维度使这种建模更容易。考虑到随机量子波动的可能性，他们观察到在多元宇宙中尖头气球形状更平滑的可能性，并发现宇宙有平滑的趋势。

这表明宇宙的永久膨胀可能不是科学家最初认为的第一个结果。

相反，他们认为多元宇宙远非无限，尽管可能有不止一个宇宙。

然而，与无穷多个相比，最好有更少的平行宇宙，这意味着我们可以尝试确定它们的外观和位置。我们还可以探索它们是否在大爆炸留下的辐射中留下痕迹，使理论更容易检验。

虽然这只是一个玩具模型，但在更大的量子宇宙背景下直接解决宇宙膨胀的概念是新颖而迷人的。现在，赫特格能否将这些想法转变成一种预测，寻找其他宇宙的迹象，还有待观察。

尽管这是霍金最后一篇发表的论文，但他也致力于研究其他理论，直到他生命的尽头。例如，他与剑桥大学的宇宙学家马尔科姆·佩里和哈佛大学的安迪·斯特林格一起，试图找出物理信息是否会永久消失在黑洞中——这是他之前的研究提出的问题。

蝌蚪工作人员从科学警报，翻译李同信，转载必须授权