平行宇宙不只是数学理论，还是可以验证的科学

科学家正在宇宙微波背景下寻找不同“宇宙气泡”之间的碰撞。

平行宇宙的存在似乎是由科幻小说的作者虚构的，与现代理论物理没有什么关联。但是，我们生活在由无限多个平行宇宙组成的“多元宇宙”中的想法一直被认为是一种科学可能性——尽管这仍然是物理学家们激烈争论的问题。竞争已经开始找到检验这一理论的方法，包括在天空中寻找与其他宇宙碰撞的迹象。

重要的是要记住多维宇宙学实际上不是一个理论，而是我们当前对理论物理理解的结果。这种差异至关重要。我们没有挥手说，“肯定有多个宇宙。”相反，宇宙是无穷多个之一的观点来自于当前量子力学的弦理论。

多重世界解释

你可能听说过薛定谔的猫思维实验，这是一种生活在封闭盒子里的奇怪动物。打开盒子的行为使我们能够选择一个可能的猫的未来历史，包括一个既死又活的历史。这看起来如此不可能的原因是我们的人类直觉不熟悉它。

但是根据量子力学的奇怪定律，这是完全可能的。它可能发生的原因是量子力学中的可能性空间是巨大的。数学上，量子力学状态是所有可能状态的总和(或叠加)。在薛定谔的猫的例子中，猫是“死”和“活”状态的叠加。

然而，我们如何在实际意义上解释这一点呢？一种流行的方法是把所有这些可能性想象成会计设备，这样唯一“客观和真实”的猫态就是我们观察到的猫态。然而，你也可以选择接受所有这些可能性都是真实的，并且存在于多个宇宙的不同宇宙中。

猫的多元宇宙

弦理论场景

弦理论是统一量子力学和重力的最有希望的方法之一。这相当困难，因为引力很难在小尺度上描述，比如原子和亚原子粒子——这是量子力学的领域。然而，弦理论认为所有的基本粒子都是由一维弦组成的，一维弦可以同时描述所有已知的自然力:重力、电磁力和核力。

然而，弦理论需要至少十个物理维度才能进行数学运算。因为我们只能观察四个维度:高度、宽度、深度(全部在空间中)和时间(全部在时间中)，如果弦理论是正确的，它的额外维度必须在某种程度上被隐藏。为了能够用这个理论来解释我们看到的物理现象，这些额外的维度必须以一种看不见的方式卷曲和“压缩”。也许在我们的四个维度中，每一个维度都有另外六个无法区分的方向？

弦理论的一个问题，或者可以说是一个特性，是有许多方法可以实现这种压缩——通常提倡的数字是10，500种可能性。每一次发射都将导致一个有不同物理定律的宇宙——比如不同的电子质量和引力常数。然而，也有激烈的反对压实方法，所以问题没有得到很好的解决。

但考虑到这一点，显而易见的问题是:我们生活在这些可能性中的哪一种？弦理论本身并没有提供预测它的机制，因为我们无法测试它，这使得它毫无用处。然而，幸运的是，早期宇宙学研究的一个想法已经把这个错误变成了一个特征。

早期宇宙

在宇宙的早期，在大爆炸之前，宇宙经历了一段加速膨胀的时期，称为暴涨期。这种激增最初是为了解释为什么哈勃体积中的当前温度几乎相同。然而，这一理论也预测了这种平衡状态下的温度波动谱，后来被几个航天器所证实，如宇宙背景探测器、威尔金森微波各向异性探测器和普朗克航天器。

尽管理论的具体细节仍在激烈的争论中，但膨胀已经被物理学家广泛接受。然而，这一理论的一个结果是，宇宙中一定还有其他部分仍在加速。然而，由于空间和时间的量子涨落，宇宙的某些部分从未真正达到暴涨的最终状态。这意味着宇宙，至少根据我们目前的理解，永远在飙升。因此，有些部分最终会变成其他的宇宙，它们可能会变成其他的宇宙，等等。这种机制产生无限多个宇宙。

将这种情况与弦理论相结合，有可能这些宇宙中的每一个都有不同的额外维度紧度，因此有不同的物理定律。

宇宙微波背景。寻找引力波和与其他宇宙碰撞的迹象。

美国宇航局/ WMAP科学小组/维基媒体

测试理论

弦理论预测的宇宙和飞速发展的宇宙存在于同一个物理空间(不同于存在于数学空间的量子力学的多个宇宙)，它们可以重叠或碰撞。事实上，它们必然会碰撞，在宇宙的天空中留下可能的特征，我们可以试着找到它们。

这些特征的确切细节与模型密切相关——从宇宙微波背景中的冷点或热点到星系分布中的异常空洞。然而，因为与其他宇宙的碰撞必须发生在特定的方向上，所以人们普遍认为任何特征都会打破可观测宇宙的一致性。

科学家们正在积极追求这些特征。一些人通过大爆炸后宇宙微波背景中的痕迹直接寻找它。然而，还没有看到这样的特征。其他人则在寻找间接的支持，比如引力波，当大质量物体通过时，引力波是时间和空间的波动。这种波可以直接证明暴涨的存在，并最终加强对多重宇宙理论的支持。

我们是否能证明它们的存在很难预测。然而，考虑到这一发现的巨大影响，它绝对值得寻找。