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深度長(zhǎng)文:宇宙外面到底是什么?這幾種假說(shuō)讓你腦洞大開(kāi)!

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根據(jù)主流的宇宙大爆炸理論,我們賴以生存的宇宙誕生于約138億年前的一次奇點(diǎn)爆炸。這個(gè)奇點(diǎn)被認(rèn)為是體積無(wú)限小、密度無(wú)限大、溫度無(wú)限高的存在,在某種未知的能量驅(qū)動(dòng)下,奇點(diǎn)瞬間爆發(fā),將物質(zhì)、能量、空間與時(shí)間一同拋向虛無(wú),自此開(kāi)啟了宇宙持續(xù)膨脹的漫長(zhǎng)歷程??茖W(xué)家通過(guò)對(duì)宇宙微波背景輻射、遙遠(yuǎn)星系紅移等現(xiàn)象的觀測(cè)證實(shí),宇宙的膨脹速度早已超越光速——這一結(jié)論并不違背愛(ài)因斯坦相對(duì)論,因?yàn)橄鄬?duì)論限制的是“物質(zhì)在空間中的運(yùn)動(dòng)速度”,而宇宙膨脹是“空間本身的擴(kuò)張”,空間的擴(kuò)張速度不受光速上限的約束。



截至目前,人類可觀測(cè)到的宇宙范圍已達(dá)到直徑930億光年,這意味著,即便我們能駕馭光速,也需要930億年才能抵達(dá)可觀測(cè)宇宙的邊緣。

“爆炸”的起源屬性,讓我們自然地產(chǎn)生兩個(gè)核心疑問(wèn):宇宙有起點(diǎn),是否也存在明確的邊界?邊界之外,又隱藏著怎樣的存在?這就像我們吹起一個(gè)氣球,氣球膠皮所包裹的內(nèi)部空間,就是“氣球宇宙”的范圍,而膠皮之外的區(qū)域,便是“氣球宇宙之外”。但宇宙的復(fù)雜性遠(yuǎn)超氣球——?dú)馇虼嬖谟谖覀兪煜さ娜S空間中,而宇宙本身就包含了所有已知的空間與時(shí)間維度。那么,在我們這個(gè)包含了一切可感知時(shí)空的宇宙之外,究竟是絕對(duì)的虛無(wú),還是存在著其他未知的宇宙形態(tài)?針對(duì)這個(gè)終極問(wèn)題,物理學(xué)家與天文學(xué)家們基于現(xiàn)有科學(xué)理論與觀測(cè)數(shù)據(jù),提出了5種極具顛覆性的假說(shuō)。今天,我們就一同深入探索這些假說(shuō),觸碰人類認(rèn)知的邊界,追尋宇宙之外的終極真相。

在正式展開(kāi)之前,我們需要先明確一個(gè)關(guān)鍵前提:可觀測(cè)宇宙930億光年的尺度,是人類認(rèn)知的極限邊界,而非宇宙的實(shí)際邊界。光速30萬(wàn)千米/秒的恒定速度,看似是宇宙中最快的“信使”,卻在宇宙的宏大尺度面前顯得無(wú)比渺小??茖W(xué)家觀測(cè)宇宙的核心手段,是捕捉天體發(fā)出的電磁輻射(包括可見(jiàn)光、紅外線、微波等),但宇宙之外若存在“非宇宙區(qū)域”,那里大概率不存在能夠產(chǎn)生電磁輻射的物質(zhì),也可能不存在承載輻射傳播的空間介質(zhì),因此我們無(wú)法通過(guò)直接觀測(cè)的方式證實(shí)或證偽“宇宙之外”的存在。所有關(guān)于宇宙之外的猜想,都是科學(xué)家基于量子力學(xué)、相對(duì)論、弦理論等基礎(chǔ)科學(xué)理論,進(jìn)行的邏輯推演與合理構(gòu)想,每一種假說(shuō)都承載著人類對(duì)終極宇宙圖景的探索渴望。

第一種假說(shuō):多元宇宙(平行宇宙)論——無(wú)數(shù)個(gè)“你”在演繹不同人生

多元宇宙論,是目前最具知名度也最富想象力的假說(shuō)之一。



它的核心觀點(diǎn)是:我們所處的宇宙并非唯一,而是存在一個(gè)包含無(wú)限個(gè)或有限個(gè)“可能宇宙”的集合體,這個(gè)集合體被稱為“多元宇宙”。每個(gè)被包含在其中的宇宙,被稱為“平行宇宙”,它們各自擁有獨(dú)立的空間、時(shí)間、物質(zhì)、能量,甚至遵循著不同的物理定律與物理常數(shù)——有些宇宙的引力常數(shù)可能比我們的宇宙更大,恒星會(huì)更快燃燒殆盡;有些宇宙可能不存在電子,無(wú)法形成穩(wěn)定的原子;而有些宇宙,可能與我們的宇宙僅有微小差異,卻衍生出了完全不同的歷史進(jìn)程。

多元宇宙論的誕生,并非科學(xué)家的憑空想象,而是源于量子力學(xué)中的“不確定性原理”。20世紀(jì)中期,物理學(xué)家在對(duì)量子進(jìn)行觀測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)詭異的現(xiàn)象:每次觀測(cè)到的量子狀態(tài)都各不相同。比如電子的位置,在觀測(cè)前處于“多種位置的疊加態(tài)”,只有在觀測(cè)瞬間,疊加態(tài)才會(huì)“坍縮”為一個(gè)確定的狀態(tài)。而宇宙中的所有物質(zhì),從微小的原子到龐大的星系,本質(zhì)上都是由量子構(gòu)成的。基于這一事實(shí),部分物理學(xué)家提出了大膽的推測(cè):既然構(gòu)成宇宙的基本單元——量子具有不確定性,那么由量子組成的整個(gè)宇宙,也可能并非只有一種存在狀態(tài),而是存在無(wú)數(shù)個(gè)平行的演化分支。

我們可以用一個(gè)通俗的比喻來(lái)理解這一假說(shuō):在我們所處的這個(gè)宇宙中,你此刻正在閱讀這篇科普文章;而在另一個(gè)平行宇宙中,可能因?yàn)槟阍缟隙嗨?分鐘,錯(cuò)過(guò)了打開(kāi)這篇文章的時(shí)機(jī),轉(zhuǎn)而選擇觀看一部紀(jì)錄片;在第三個(gè)平行宇宙中,可能你根本沒(méi)有接觸到這個(gè)平臺(tái),而是在專注地工作或?qū)W習(xí)。這三個(gè)平行宇宙中的“你”,源于同一個(gè)初始狀態(tài),但因?yàn)橐粋€(gè)微小的選擇差異,開(kāi)啟了三條完全不同的人生軌跡。當(dāng)然,這只是一個(gè)極度簡(jiǎn)化的比喻,實(shí)際情況要復(fù)雜得多——量子的不確定性貫穿于宇宙演化的每一個(gè)瞬間,從星系的形成到生命的誕生,每一個(gè)量子事件的不同可能性,都會(huì)衍生出一個(gè)全新的平行宇宙,因此多元宇宙的數(shù)量可能是無(wú)限的。

這個(gè)假說(shuō)帶來(lái)了一個(gè)極具哲學(xué)意味的思考:我們當(dāng)下的存在狀態(tài),只是無(wú)數(shù)種量子可能性中的一種。你此刻的職業(yè)、伴侶、生活狀態(tài),都只是“隨機(jī)選擇”的結(jié)果,在其他平行宇宙中,可能存在著一個(gè)“更成功”的你,也可能存在著一個(gè)“更平凡”的你。這種認(rèn)知似乎帶有一絲宿命論的色彩,但從科學(xué)角度來(lái)看,它恰恰體現(xiàn)了量子世界的隨機(jī)性與宇宙演化的多樣性。

延伸閱讀:多元宇宙的概念早已滲透到影視作品中,成為科幻創(chuàng)作的重要靈感來(lái)源。比如《蝴蝶效應(yīng)》中,主角通過(guò)改變過(guò)去的微小事件,引發(fā)了未來(lái)的巨大變化,本質(zhì)上就是對(duì)平行宇宙演化的藝術(shù)演繹;《前目的地》則通過(guò)“時(shí)間循環(huán)”與“自我救贖”的劇情,探討了平行宇宙中身份與宿命的關(guān)聯(lián);而《彗星來(lái)的那一夜》更是直接以“量子糾纏導(dǎo)致平行宇宙交錯(cuò)”為核心設(shè)定,讓觀眾直觀感受到了多元宇宙的詭異與神秘。

很多人會(huì)問(wèn):我們有可能穿越到平行宇宙嗎?從理論上來(lái)說(shuō),愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論為“跨宇宙穿越”提供了一種可能性。



廣義相對(duì)論認(rèn)為,我們所處的時(shí)空并非平坦的平面,而是一個(gè)可以被引力彎曲的四維時(shí)空曲面——質(zhì)量越大的天體,對(duì)時(shí)空的彎曲程度就越大。當(dāng)某個(gè)天體的引力達(dá)到極致(比如黑洞)時(shí),時(shí)空曲面可能會(huì)被“撕裂”,形成一個(gè)連接兩個(gè)不同時(shí)空的“通道”,這就是我們常說(shuō)的“蟲(chóng)洞”。理論上,通過(guò)蟲(chóng)洞,我們不僅可以穿越到宇宙的不同區(qū)域,還可能穿越到其他平行宇宙。

黑洞作為目前已知引力最大的天體,被認(rèn)為是最有可能形成蟲(chóng)洞的載體。但問(wèn)題在于,黑洞的“事件視界”是一道無(wú)法逾越的屏障——任何物體一旦進(jìn)入事件視界,就會(huì)被黑洞的潮汐力撕得粉碎。潮汐力的本質(zhì)是引力的不均勻分布,黑洞中心的引力足以將原子級(jí)別的粒子撕裂,人類目前的科技水平,根本無(wú)法制造出能夠抵御這種引力的載體。不過(guò),科幻作品往往會(huì)突破現(xiàn)實(shí)的限制,比如在《星際穿越》中,男主角就成功穿越了黑洞的事件視界,并進(jìn)入了一個(gè)由未來(lái)人類構(gòu)建的五維時(shí)空,這一劇情雖然帶有藝術(shù)加工的成分,但也借鑒了廣義相對(duì)論與多元宇宙論的核心思想。

第二種假說(shuō):多維度宇宙論——我們生活在“四維膜”上,額外維度藏在微觀世界

如果說(shuō)多元宇宙論是“同一維度下的多個(gè)宇宙并行”,那么多維度宇宙論則是“不同維度下的宇宙嵌套與漂浮”。這一假說(shuō)的核心理論支撐,是理論物理學(xué)界極具爭(zhēng)議卻又極具潛力的“弦理論”——弦理論被認(rèn)為是解決“引力與量子力學(xué)矛盾”的終極理論之一,也是目前唯一能將四大基本力(引力、電磁力、強(qiáng)核力、弱核力)統(tǒng)一起來(lái)的理論框架。



要理解多維度宇宙論,首先需要簡(jiǎn)單認(rèn)知弦理論的核心觀點(diǎn):弦理論認(rèn)為,自然界的基本單元并非電子、光子、夸克等點(diǎn)狀粒子,而是一種極其微小的“線狀弦”——這種弦的尺度大約是10的-33次方厘米,比質(zhì)子還要小10的19次方倍。這些弦會(huì)在更高維度的空間中進(jìn)行不同形式的振動(dòng)與運(yùn)動(dòng),不同的振動(dòng)頻率、振幅對(duì)應(yīng)著不同的基本粒子。比如,某種振動(dòng)模式的弦對(duì)應(yīng)電子,另一種振動(dòng)模式的弦對(duì)應(yīng)光子。而弦理論要成立,必須滿足一個(gè)關(guān)鍵條件:宇宙的維度至少為10維(部分分支理論認(rèn)為是11維)——只有在10維時(shí)空框架下,引力才能與量子力學(xué)實(shí)現(xiàn)兼容,避免出現(xiàn)“無(wú)窮大”的荒謬計(jì)算結(jié)果。

這就產(chǎn)生了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:我們?nèi)粘V荒芨兄健叭S空間+一維時(shí)間”的四維時(shí)空,剩下的6維(或7維)空間在哪里?多維度宇宙論給出的答案是:這些額外維度并沒(méi)有消失,而是被“卷曲”到了極其微小的空間尺度中,人類的感官與現(xiàn)有觀測(cè)設(shè)備根本無(wú)法感知。弦理論科學(xué)家進(jìn)一步提出了“膜宇宙理論”(弦理論的分支),將這一觀點(diǎn)具象化:我們所處的宇宙,本質(zhì)上是一個(gè)“四維膜”(三維空間+一維時(shí)間),這個(gè)四維膜漂浮在一個(gè)更高維度的“體宇宙”中(比如11維體宇宙)。在這個(gè)體宇宙中,可能漂浮著無(wú)數(shù)個(gè)類似的“四維膜宇宙”,每個(gè)膜宇宙都有自己的物理規(guī)則與物質(zhì)構(gòu)成。

膜宇宙理論認(rèn)為,不同膜宇宙之間的物質(zhì)與能量無(wú)法自由流通——包括光在內(nèi)的絕大多數(shù)粒子,都被束縛在各自的膜宇宙中,無(wú)法穿越到其他膜宇宙。但有兩種特殊粒子例外:一種是“引力子”,另一種是“惰性中微子”。引力子是傳遞引力的基本粒子,理論上可以在更高維度的體宇宙中自由傳播;惰性中微子則是一種尚未被完全證實(shí)的粒子,被認(rèn)為不參與電磁相互作用,也可能具備穿越維度的能力。這一特性,為我們解釋“引力為何如此微弱”提供了全新的思路:在四大基本力中,引力的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于其他三種力(比如電磁力的強(qiáng)度是引力的10的36次方倍),或許正是因?yàn)橐Φ牟糠帜芰俊靶孤钡搅祟~外維度中,導(dǎo)致我們?cè)谒木S膜宇宙中感知到的引力被大幅削弱。

關(guān)于“額外維度為何無(wú)法被感知”,科學(xué)家們給出了兩種主流解釋:一是額外維度的卷曲尺度極小,僅為10的-33次方厘米,這個(gè)尺度遠(yuǎn)小于目前最先進(jìn)的粒子對(duì)撞機(jī)(如歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī))的探測(cè)極限,因此我們無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到;二是額外維度雖然可能很大,但我們的感知系統(tǒng)與物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備都被限制在四維膜宇宙中,無(wú)法突破膜的束縛去感知高維空間。就像螞蟻生活在二維平面上,無(wú)法感知三維空間的存在一樣,人類也被自身的維度屬性“禁錮”在了四維時(shí)空中。你可以試著伸出手,此刻你的手掌可能正在穿過(guò)一個(gè)11維的高維空間,但你完全無(wú)法感知它的存在——高維空間與我們的四維宇宙是“重疊卻互不干擾”的。

多維度宇宙論的價(jià)值,不僅在于拓展了我們對(duì)宇宙維度的認(rèn)知,更在于為“暗物質(zhì)與暗能量的起源”提供了合理的解釋。根據(jù)科學(xué)家的觀測(cè)計(jì)算,我們目前能夠觀測(cè)到的普通物質(zhì)(恒星、行星、氣體等)僅占宇宙總質(zhì)量-能量的5%,而暗物質(zhì)占比約27%,暗能量占比約68%。



暗物質(zhì)是一種無(wú)法被電磁輻射探測(cè)到,但能通過(guò)引力效應(yīng)感知其存在的物質(zhì)——它的引力是維持星系穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵,若沒(méi)有暗物質(zhì),星系會(huì)因離心力過(guò)大而分崩離析。暗能量則是驅(qū)動(dòng)宇宙加速膨脹的神秘能量,其本質(zhì)至今仍是未解之謎。

而多維度宇宙論認(rèn)為,暗物質(zhì)可能并非“物質(zhì)”,而是來(lái)自額外維度的引力效應(yīng)——其他膜宇宙的引力通過(guò)高維體宇宙?zhèn)鬟f到我們的四維膜宇宙中,形成了我們無(wú)法解釋的“額外引力”,我們將這種引力效應(yīng)誤判為“暗物質(zhì)”;暗能量則可能是高維體宇宙中的“真空能量”,通過(guò)膜宇宙的縫隙滲透到我們的宇宙中,推動(dòng)宇宙加速膨脹。這一解釋不僅能統(tǒng)一暗物質(zhì)與暗能量的起源問(wèn)題,還能與弦理論的框架完美契合,因此得到了眾多理論物理學(xué)家的支持。

值得一提的是,《星際穿越》中也融入了多維度宇宙論的思想。影片中,男主角在黑洞中進(jìn)入的五維時(shí)空,本質(zhì)上就是一個(gè)“三維空間+二維時(shí)間”的高維空間——在這個(gè)空間中,時(shí)間被具象化為“可觀測(cè)、可穿越的維度”,男主角能夠看到自己女兒墨菲不同年齡段的生活場(chǎng)景,并通過(guò)引力子將關(guān)鍵信息傳遞給墨菲。這一劇情看似玄幻,卻精準(zhǔn)地呼應(yīng)了“引力可以跨越維度傳遞”的核心觀點(diǎn),也讓更多人了解到了多維度宇宙論的魅力。

第三種假說(shuō):多重宇宙論——宇宙像沸水里的泡泡,不斷誕生與消亡

多重宇宙論與多元宇宙論雖然名稱相似,但核心邏輯完全不同:多元宇宙論強(qiáng)調(diào)“同一時(shí)刻的多個(gè)平行宇宙”,而多重宇宙論強(qiáng)調(diào)“不同時(shí)間階段的多個(gè)宇宙”——宇宙就像沸水中不斷產(chǎn)生的泡泡,在無(wú)限的時(shí)間尺度上,不斷有新的宇宙誕生,也不斷有舊的宇宙消亡,我們所處的宇宙,只是其中一個(gè)“幸運(yùn)存活下來(lái)的泡泡”。



這一假說(shuō)由霍金在《大設(shè)計(jì)》一書中正式提出,他用一個(gè)極具畫面感的比喻解釋了這一理論:“宇宙的起源有點(diǎn)像沸水里的泡泡,許多小泡泡出現(xiàn),然后消失。這就是宇宙的膨脹和坍縮。之前有很多宇宙都消失了,當(dāng)這些小泡泡膨脹到一定的尺度,可以安全地逃避坍塌時(shí),就形成了我們今天的宇宙?!?/p>

要理解多重宇宙論,需要結(jié)合“宇宙暴漲理論”與“量子真空漲落”的概念。宇宙暴漲理論認(rèn)為,在宇宙大爆炸后的10的-35次方秒到10的-33次方秒之間,宇宙經(jīng)歷了一段“指數(shù)級(jí)膨脹”的階段——在這極短的時(shí)間內(nèi),宇宙的體積擴(kuò)大了10的78次方倍,這一過(guò)程解釋了“宇宙為何如此平坦”“宇宙微波背景輻射為何如此均勻”等關(guān)鍵問(wèn)題。而量子真空漲落則是量子力學(xué)的基本現(xiàn)象:在看似空無(wú)一物的真空中,會(huì)不斷產(chǎn)生成對(duì)的虛粒子與虛反粒子,它們瞬間產(chǎn)生,又瞬間湮滅,整個(gè)過(guò)程遵循能量守恒定律。

多重宇宙論認(rèn)為,宇宙的誕生源于“量子真空漲落”——在無(wú)限的“原初真空”中,不斷有量子漲落產(chǎn)生能量聚集,當(dāng)某個(gè)區(qū)域的能量聚集達(dá)到臨界值時(shí),就會(huì)觸發(fā)一次“局部大爆炸”,形成一個(gè)新的“泡泡宇宙”。每個(gè)泡泡宇宙在誕生后都會(huì)經(jīng)歷膨脹階段,但不同泡泡宇宙的膨脹速度、物質(zhì)密度存在差異:有些泡泡宇宙膨脹速度過(guò)慢,在引力的作用下很快坍縮回奇點(diǎn),走向消亡;有些泡泡宇宙膨脹速度過(guò)快,物質(zhì)密度過(guò)低,無(wú)法形成恒星與星系,最終成為一片死寂的虛空;而我們所處的宇宙,恰好具備“膨脹速度適中、物質(zhì)密度合理”的條件,能夠形成恒星、行星,甚至孕育出生命,因此得以穩(wěn)定存在至今。

更關(guān)鍵的是,每個(gè)泡泡宇宙都擁有獨(dú)立的物理規(guī)則。

由于量子漲落的隨機(jī)性,不同泡泡宇宙在誕生時(shí)的“初始參數(shù)”存在差異——比如引力常數(shù)、普朗克常數(shù)、基本粒子的質(zhì)量等,這些參數(shù)的微小變化,都會(huì)導(dǎo)致物理定律的徹底不同。比如,某個(gè)泡泡宇宙的引力常數(shù)是我們宇宙的10倍,那么這個(gè)宇宙中的恒星會(huì)因?yàn)橐^(guò)強(qiáng)而快速燃燒,壽命可能只有幾百萬(wàn)年,根本無(wú)法孕育出復(fù)雜生命;某個(gè)泡泡宇宙中不存在強(qiáng)核力,那么原子核無(wú)法穩(wěn)定存在,也就無(wú)法形成任何物質(zhì)。我們的宇宙之所以能夠孕育生命,本質(zhì)上是因?yàn)樗奈锢韰?shù)“恰到好處”,這一現(xiàn)象被稱為“宇宙學(xué)精細(xì)調(diào)節(jié)問(wèn)題”,而多重宇宙論則認(rèn)為,這并非“巧合”,而是“篩選效應(yīng)”——在無(wú)數(shù)個(gè)泡泡宇宙中,必然存在一個(gè)物理參數(shù)適合生命存在的宇宙,我們只是恰好生活在這個(gè)宇宙中。

那么,如何證實(shí)多重宇宙論的存在?科學(xué)家認(rèn)為,最直接的證據(jù),就是尋找我們的宇宙與其他泡泡宇宙“碰撞”留下的痕跡。根據(jù)理論推演,兩個(gè)泡泡宇宙在膨脹過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生碰撞,碰撞會(huì)在我們宇宙的“宇宙微波背景輻射”中留下特殊的印記——比如一個(gè)環(huán)形的溫度異常區(qū)域,或者一組特定的引力波信號(hào)。2010年,科學(xué)家通過(guò)分析普朗克天文望遠(yuǎn)鏡拍攝的宇宙微波背景輻射數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了幾處“異常低溫區(qū)域”,這些區(qū)域的溫度比周圍低約0.0001開(kāi)爾文,且呈現(xiàn)出環(huán)形分布。有科學(xué)家認(rèn)為,這些環(huán)形低溫區(qū)域,就是我們的宇宙與其他泡泡宇宙碰撞后留下的“疤痕”——碰撞過(guò)程中,兩個(gè)宇宙的物質(zhì)相互擠壓,導(dǎo)致局部空間的溫度降低,形成了我們觀測(cè)到的異常區(qū)域。

這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了物理學(xué)界的廣泛爭(zhēng)議,部分科學(xué)家認(rèn)為,這些異常區(qū)域可能是宇宙大爆炸過(guò)程中的“原生波動(dòng)”,并非宇宙碰撞的痕跡。目前,關(guān)于宇宙微波背景輻射異常區(qū)域的成因,仍沒(méi)有定論,但這并不影響多重宇宙論的理論價(jià)值。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,多重宇宙論為人類的未來(lái)提供了一種“終極出路”——根據(jù)宇宙演化理論,我們的宇宙最終會(huì)走向死亡(可能是熱寂、大撕裂或大坍縮),而如果多重宇宙論成立,那么在未來(lái)的某一天,人類或許能夠通過(guò)某種方式穿越到其他穩(wěn)定的泡泡宇宙中,實(shí)現(xiàn)文明的延續(xù)。

第四種假說(shuō):多層宇宙論——宇宙像俄羅斯套娃,一層套著一層永無(wú)止境

相比前三種假說(shuō)的復(fù)雜理論支撐,多層宇宙論的邏輯更為簡(jiǎn)潔直觀:宇宙是“層級(jí)嵌套”的結(jié)構(gòu),我們所處的宇宙,只是一個(gè)更大宇宙中的“子宇宙”;這個(gè)更大的宇宙,又是一個(gè)更更大宇宙中的“子宇宙”;以此類推,一層套著一層,永無(wú)止境。同時(shí),一個(gè)“母宇宙”中可能包含多個(gè)“子宇宙”,這些子宇宙在母宇宙的空間中獨(dú)立演化,就像一個(gè)大盒子里裝著多個(gè)小盒子,每個(gè)小盒子里又裝著更小的盒子。



最形象的類比,就是我們熟悉的“俄羅斯套娃”——打開(kāi)一個(gè)套娃,里面還有一個(gè)更小的套娃,再打開(kāi),里面還有一個(gè),直到打開(kāi)最后一個(gè)最小的套娃。多層宇宙論認(rèn)為,宇宙的嵌套結(jié)構(gòu)與俄羅斯套娃如出一轍,只是每個(gè)“層級(jí)”的宇宙尺度存在天壤之別。我們所處的宇宙,直徑可能達(dá)到數(shù)千億光年,但在母宇宙中,它可能只是一個(gè)“粒子級(jí)”的存在;而母宇宙在更高級(jí)的宇宙中,也可能只是一個(gè)微小的“宇宙塵?!薄?/p>

多層宇宙論的核心觀點(diǎn)是“尺度相對(duì)性”——我們眼中的“宏大宇宙”,在更高層級(jí)的宇宙中可能極其微小;而我們眼中的“基本粒子”,在更低層級(jí)的宇宙中可能是一個(gè)“宏大宇宙”。這一觀點(diǎn)并非憑空想象,而是源于對(duì)“宇宙尺度層級(jí)”的思考:在我們的宇宙中,存在著從微觀到宏觀的多個(gè)尺度層級(jí)——從夸克到原子,從原子到分子,從分子到細(xì)胞,從細(xì)胞到生物體,從生物體到地球,從地球到太陽(yáng)系,從太陽(yáng)系到銀河系,從銀河系到可觀測(cè)宇宙。每個(gè)尺度層級(jí)都有自己的“規(guī)則”與“結(jié)構(gòu)”,那么,為什么可觀測(cè)宇宙就是“尺度的終點(diǎn)”?從邏輯上來(lái)說(shuō),宇宙的尺度層級(jí)很可能是無(wú)限延伸的,我們所處的尺度層級(jí),只是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)。

有科學(xué)家提出,多層宇宙之間可能存在“通道”——比如黑洞。我們眼中的黑洞,可能是“子宇宙”與“母宇宙”之間的通道:物質(zhì)被黑洞吞噬后,會(huì)通過(guò)通道進(jìn)入母宇宙,成為母宇宙中的“普通物質(zhì)”;而母宇宙中的物質(zhì),也可能通過(guò)某種“反黑洞”的形式進(jìn)入子宇宙。這一猜想能夠解釋“黑洞內(nèi)部的物質(zhì)去向”這一謎題——目前,科學(xué)家通過(guò)廣義相對(duì)論推演得知,黑洞內(nèi)部存在一個(gè)“奇點(diǎn)”,但奇點(diǎn)的物理狀態(tài)無(wú)法用現(xiàn)有理論解釋。如果黑洞是多層宇宙的通道,那么被吞噬的物質(zhì)就并非坍縮到奇點(diǎn),而是進(jìn)入了更高層級(jí)的宇宙,這就為黑洞的本質(zhì)提供了全新的解釋方向。

多層宇宙論的魅力在于它的“簡(jiǎn)潔性”與“對(duì)稱性”——它不需要復(fù)雜的量子力學(xué)或弦理論支撐,僅通過(guò)“尺度嵌套”的邏輯,就能夠解釋宇宙之外的存在。但這一假說(shuō)也存在明顯的缺陷:它無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有觀測(cè)手段證實(shí)或證偽。由于不同層級(jí)的宇宙存在“尺度鴻溝”,我們無(wú)法觀測(cè)到母宇宙的存在,也無(wú)法探測(cè)到子宇宙的痕跡。因此,多層宇宙論目前更多是一種“哲學(xué)猜想”,而非嚴(yán)格意義上的科學(xué)假說(shuō),但它依然為我們探索宇宙之外提供了一種極具啟發(fā)性的思路。

第五種假說(shuō):“烏龜塔”假說(shuō)——古老的宇宙圖景,藏著對(duì)終極支撐的思考

與前四種基于現(xiàn)代科學(xué)理論的假說(shuō)不同,“烏龜塔”假說(shuō)源于古老的宇宙觀,它沒(méi)有復(fù)雜的數(shù)學(xué)推演,卻蘊(yùn)含著人類對(duì)“宇宙終極支撐”的本能思考。這一假說(shuō)最著名的記載,來(lái)自霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》,書中講述了物理學(xué)家伯特蘭·羅素的一段親身經(jīng)歷:

羅素曾經(jīng)做過(guò)一次關(guān)于天文學(xué)的講演,在演講中,他向聽(tīng)眾詳細(xì)闡述了“地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)圍繞銀河系中心運(yùn)動(dòng),銀河系在宇宙中做高速運(yùn)動(dòng)”的天文學(xué)常識(shí)。演講結(jié)束后,一位坐在后排的老婦人站起來(lái)反駁道:“年輕人,你講的這些全是廢話。這個(gè)世界實(shí)際上就是一塊平板,這塊平板則是馱在一只大烏龜?shù)谋成稀!绷_素禮貌地追問(wèn):“那這只烏龜是站在什么上面的呢?”老婦人信心滿滿地回答:“你很聰明,年輕人,但你要知道,這可不是一只烏龜,也不是兩只烏龜,而是一只馱著一只、一只馱下去的烏龜塔?。 ?/p>

這一故事看似荒誕,卻反映了人類對(duì)“宇宙起源與支撐”的核心困惑。在科學(xué)尚未發(fā)達(dá)的古代,人類無(wú)法理解“宇宙如何懸浮在虛無(wú)中”,因此習(xí)慣性地用“具象化的支撐結(jié)構(gòu)”來(lái)解釋宇宙的存在——烏龜塔假說(shuō),就是這種思維的典型體現(xiàn)。無(wú)獨(dú)有偶,在世界各個(gè)文明的古老傳說(shuō)中,都有類似的“宇宙支撐”記載:

在印度神話中,地球被描繪成馱在6只大象的背上,而6只大象又站在一只巨大的烏龜背上,烏龜則纏繞在一條巨蛇身上,巨蛇漂浮在無(wú)盡的海洋中。這種“大象-烏龜-巨蛇”的結(jié)構(gòu),與“烏龜塔”假說(shuō)本質(zhì)上是一致的,都是用“層層支撐”的邏輯解釋宇宙的存在。

在中國(guó)古代的宇宙觀中,也有類似的“層級(jí)結(jié)構(gòu)”記載。比如道教認(rèn)為,宇宙分為三十三層天,每一層天都有自己的名稱與主宰者,不同層級(jí)的天遵循不同的規(guī)則,居住著不同的神仙。這種“三十三層天”的結(jié)構(gòu),雖然帶有神話色彩,但也體現(xiàn)了“宇宙層級(jí)嵌套”的思考,與現(xiàn)代的多層宇宙論有著微妙的相似之處。



此外,佛教中的“一花一世界,一樹(shù)一菩提”,也蘊(yùn)含著“微觀宇宙與宏觀宇宙嵌套”的思想——一朵花中可能包含一個(gè)完整的世界,一棵樹(shù)上可能孕育一個(gè)完整的菩提境界,這種“芥子納須彌”的宇宙觀,與多層宇宙論的“尺度相對(duì)性”有著異曲同工之妙。

從科學(xué)角度來(lái)看,“烏龜塔”假說(shuō)顯然是不成立的——現(xiàn)代天文學(xué)已經(jīng)證實(shí),地球是一個(gè)球體,圍繞太陽(yáng)做橢圓運(yùn)動(dòng),而太陽(yáng)圍繞銀河系中心運(yùn)動(dòng),銀河系則在本超星系團(tuán)中運(yùn)動(dòng),整個(gè)過(guò)程不需要任何“具象化的支撐物”。但我們不能因此否定這一假說(shuō)的價(jià)值:它是人類探索宇宙的“起點(diǎn)”,反映了人類對(duì)未知的好奇與對(duì)終極問(wèn)題的思考。從“烏龜塔”到“宇宙大爆炸”,從“神話傳說(shuō)”到“科學(xué)假說(shuō)”,人類對(duì)宇宙的認(rèn)知不斷深化,但“宇宙之外是什么”的終極問(wèn)題,依然沒(méi)有答案。

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