南北朝時(shí)期,，印度貴族后裔鳩摩羅什將大乘佛教的重要論著《大智度論》譯成中文。這部論著保存了當(dāng)時(shí)流傳于印度的眾多民間故事和傳說(shuō),，其中最著名的說(shuō)法當(dāng)屬“三千大千世界”,。這種說(shuō)法認(rèn)為世界分為大千世界、中千世界和小千世界三個(gè)層次,。一個(gè)大千世界分為一千個(gè)中千世界,，每個(gè)中千世界分為一千個(gè)小千世界，每個(gè)小千世界亦分為一千個(gè)小世界,。每個(gè)小世界都有相同的構(gòu)造,，中央是須彌山，周?chē)蔷派桨撕?、一日月,、四大部洲、欲界六天,，以及初禪三天,。

在類(lèi)似的問(wèn)題上，古希臘人的想象力絲毫不輸古印度人,。公元前四世紀(jì)時(shí),，數(shù)學(xué)家歐多莫斯提到畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的一種無(wú)限重現(xiàn)、無(wú)限循環(huán)的思想：“……一模一樣的事情還會(huì)再次發(fā)生,，那么我還會(huì)手執(zhí)教鞭,、像你一樣端坐，再跟你討論一次,，而且其他每一件事情都跟現(xiàn)在一模一樣,。”而芝諾創(chuàng)立的斯多葛學(xué)派則認(rèn)為,，每隔一段時(shí)間,，宇宙都會(huì)毀滅于一場(chǎng)名為ekpyrosis的毀天滅地的大火，之后又會(huì)像鳳凰一般浴火重生,。

18世紀(jì)初,，微積分的創(chuàng)始人之一萊布尼茨提出了一種更為激進(jìn)的哲學(xué)觀點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái),，基督教研究者都在試圖回答這樣一個(gè)問(wèn)題,，為什么全知全能的上帝所創(chuàng)造的世界存在如此多的邪惡現(xiàn)象,？之前的神學(xué)家認(rèn)為，上帝允許人類(lèi)擁有自由意志,，人類(lèi)行善還是作惡都在自己的一念之間,。而萊布尼茨提出，上帝所創(chuàng)造的世界已經(jīng)是“所有可能世界”中最好的一個(gè)了,。其他可能的世界在某個(gè)方面比我們的世界更加美好,，但另外一些方面必然加倍惡劣。萊布尼茨提到的“所有可能世界”雖然不如佛經(jīng)或古希臘哲人筆下的眾多世界那么具體,，但卻懷有一種將世界的定義盡可能地外延,，使之包羅萬(wàn)象無(wú)所不有的野心。又過(guò)了兩百多年,，一種同樣宏大的野心開(kāi)始在宇宙的科學(xué)研究中顯露,。

比大爆炸更猛烈

時(shí)間快進(jìn)到20世紀(jì)80年代初，西方資本主義國(guó)家已多年困擾于高失業(yè)率和高通貨膨脹率的雙重折磨,。大爆炸理論剛剛慶祝了一場(chǎng)全面勝利,，兩個(gè)美國(guó)工程師由于觀測(cè)到它所預(yù)言的彌漫在宇宙空間中的微波背景輻射，因此獲得1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),。然而,，大爆炸理論并沒(méi)有徹底解釋宇宙起源問(wèn)題，它只告訴你有一場(chǎng)大爆炸,，卻對(duì)爆炸的緣由緘口不提,。同時(shí)，大爆炸理論的背后還隱藏著更加深刻的危機(jī),，它所引發(fā)的問(wèn)題比它解決的問(wèn)題還要棘手,。

此時(shí)，一位由于經(jīng)濟(jì)不景氣而做了多年博士后的美國(guó)理論物理學(xué)家阿蘭·古斯,，在同事戴自海的啟發(fā)下提出,，我們的宇宙在大爆炸發(fā)生之前的數(shù)百萬(wàn)億億億分之一秒之內(nèi)經(jīng)歷過(guò)一場(chǎng)更加劇烈的加速膨脹。在這場(chǎng)加速膨脹中,，原先如一個(gè)分子大小的空間會(huì)變得像銀河系一樣廣闊,，而原先如豌豆大小的空間會(huì)變得比我們所能觀測(cè)到的宇宙還要遙遠(yuǎn)。古斯將這個(gè)過(guò)程稱為暴脹（inflation）,，這個(gè)單詞的原始含義正是通貨膨脹,。

暴脹機(jī)制假設(shè)宇宙中曾經(jīng)存在一種起排斥作用的量子場(chǎng)，能夠?qū)⒖臻g當(dāng)作氣球一樣加速吹大,。這一假設(shè)看起來(lái)毫無(wú)根據(jù),，卻以非常小的代價(jià)解決了大爆炸理論自身的問(wèn)題，以及它與粒子物理學(xué)和天文觀測(cè)之間的積怨,。例如,，大爆炸無(wú)法解釋為什么宇宙剛剛誕生時(shí),，空間的不平坦度和物質(zhì)的不均勻度都必須限于在小數(shù)點(diǎn)后面許多位,。在暴脹機(jī)制看來(lái),，這就像一個(gè)皺巴巴的氣球吹大時(shí)會(huì)變得光滑；無(wú)論之前的空間如何強(qiáng)烈彎曲,，暴脹都會(huì)大幅降低它的曲率,，之前的物質(zhì)也可以分布得非常不均勻，但暴脹將空間放大幾十個(gè)數(shù)量級(jí)之后,，我們目光所及的范圍內(nèi)就看不到那么多不均勻了,。暴脹沒(méi)有經(jīng)歷大爆炸理論的坎坷命運(yùn)，80年代的理論物理學(xué)家?guī)缀踉谕粫r(shí)間向它敞開(kāi)了懷抱,。

永恒暴脹

暴脹機(jī)制認(rèn)為,，暴脹的結(jié)束可以看作大爆炸的開(kāi)始。就像沸騰的水變成水蒸氣一樣,，原本加速膨脹的空間突然進(jìn)入減速模式,。同時(shí)，量子場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化成一鍋滾燙的基本粒子,，我們看到的所有物質(zhì)都由這鍋粒子演化而成的,，微波背景輻射就是它的余溫?？墒?，俄國(guó)理論物理學(xué)家艾利克斯·維連金和安德烈·林德認(rèn)為，沸騰的水不會(huì)同時(shí)變成水蒸氣,，而是在內(nèi)部隨機(jī)產(chǎn)生氣泡,，直至完全燒干。如果我們的宇宙形成于其中一個(gè)氣泡的某個(gè)角落,，那么在這個(gè)氣泡之前和之后,，必然還存在無(wú)數(shù)其他的氣泡，每一個(gè)氣泡意味著一場(chǎng)大爆炸,，其中必然是一個(gè)自成一體的宇宙空間,，叫做泡泡宇宙。與沸騰的水不同,，加速膨脹的空間永遠(yuǎn)不會(huì)“燒干”,。雖然每時(shí)每刻都會(huì)有泡泡宇宙在暴脹的空間中產(chǎn)生，但不要認(rèn)為暴脹的空間會(huì)因此越變?cè)叫?。?qǐng)記住,，暴脹是一場(chǎng)劇烈的加速膨脹，只要一息尚存,，它擴(kuò)張地盤(pán)的速度總是會(huì)超過(guò)泡泡宇宙產(chǎn)生的速度,。所以,，暴脹一旦發(fā)生，就不可能停止,。這是一場(chǎng)永恒的暴脹,，它所產(chǎn)生的世界的數(shù)量和規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何一種神話、宗教和哲學(xué)涉獵的景象,。

盡管暴脹機(jī)制廣受歡迎,，它預(yù)言的現(xiàn)象在之后的三十年間一次又一次地獲得驗(yàn)證，但物理學(xué)界對(duì)永恒暴脹和多重宇宙最初的反應(yīng)非常冷淡,。它的創(chuàng)始人古斯在聽(tīng)維連金講解暴脹如何推導(dǎo)出多重宇宙時(shí)竟然睡著了,。人們的第一反應(yīng)不難理解，永恒暴脹和多重宇宙都在我們所觀測(cè)的范圍之外,，沒(méi)有人能證明它對(duì),，也沒(méi)有人能證明它不對(duì)。直白地說(shuō),，它們不具備科學(xué)理論的基本特征,。

宇宙學(xué)常數(shù)和額外維度

然而，正如林德所說(shuō),，“精靈已經(jīng)從魔瓶中放出來(lái)了,，你再也不能把它關(guān)進(jìn)去了?！背良帕艘欢螘r(shí)間之后,，暴脹的多重宇宙又在另外兩個(gè)科學(xué)進(jìn)展引發(fā)的難題中重振旗鼓。其中一個(gè)難題源自宇宙學(xué)常數(shù),。早在20世紀(jì)20年代,，愛(ài)因斯坦為了從他的方程中得到一個(gè)靜態(tài)的宇宙解，向其中增加了一個(gè)同樣起排斥作用的宇宙學(xué)常數(shù),。當(dāng)哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙并非靜止,，而是在膨脹時(shí)，愛(ài)因斯坦便將宇宙學(xué)常數(shù)稱為他一生中最大的錯(cuò)誤,。粒子物理學(xué)也會(huì)得出一種宇宙學(xué)常數(shù)的等價(jià)物,，鑒于當(dāng)時(shí)沒(méi)有人能一窺它的蹤跡，人們樂(lè)觀地認(rèn)為宇宙學(xué)常數(shù)必然等于零,。

1998年,，兩組美國(guó)天文學(xué)家的發(fā)現(xiàn)震驚了物理學(xué)界。與普通物質(zhì)產(chǎn)生的引力相比,，宇宙學(xué)常數(shù)的排斥性引力更勝一籌,，因此自幾十億年之前，我們的宇宙又再次從減速膨脹狀態(tài)轉(zhuǎn)為加速膨脹（當(dāng)然，現(xiàn)在的加速膨脹遠(yuǎn)不如暴脹那么劇烈）,。更令人驚奇的是,，觀測(cè)到的宇宙學(xué)常數(shù)是粒子物理學(xué)的預(yù)言值的10^-123，也就是說(shuō),，二者相差123個(gè)數(shù)量級(jí),。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主史蒂芬·溫伯格稱之為“科學(xué)史上數(shù)量級(jí)估算的最糟糕的失敗”。

幾乎與此同時(shí),，超弦理論也遭遇了一場(chǎng)顏面掃地的失敗,。弦論認(rèn)為一切基本粒子都是由更微小的弦組成的,，這些弦生活在10維時(shí)空中,。作為許多人眼中的統(tǒng)一廣義相對(duì)論和量子理論的最有力候選者，弦論應(yīng)該解釋為什么我們只看到了3維空間和1維時(shí)間,。要做到這一點(diǎn)并不困難,，因?yàn)閿?shù)學(xué)家卡拉比和丘成桐業(yè)已證明，額外的6維空間能夠以某種形態(tài)蜷縮起來(lái),，使我們暫時(shí)看不見(jiàn),。人們又一次樂(lè)觀地認(rèn)為，只要從已知的幾個(gè)選項(xiàng)中挑一個(gè)合適的額外維度形態(tài),，使得在其中振動(dòng)的弦能夠產(chǎn)生已知基本粒子,，物理學(xué)的統(tǒng)一大業(yè)就勝利在即了。

但是,，還未等人們找到符合要求的額外維度形態(tài),，候選選項(xiàng)的數(shù)目就已“暴脹”到了10⁵⁰⁰個(gè)。相比之下,，我們所能看到的宇宙中的基本粒子只有10⁹⁰個(gè),。即使動(dòng)用全宇宙的資源，制造一個(gè)宇宙級(jí)計(jì)算機(jī),，恐怕我們也沒(méi)有辦法迅速?gòu)倪@么多選項(xiàng)中找到令人滿意的結(jié)果,。

“瑕疵變成美德”

21世紀(jì)初，永恒暴脹,、宇宙學(xué)常數(shù)問(wèn)題和額外維度形態(tài)問(wèn)題三個(gè)難兄難弟走到了一起,。在物理學(xué)家、暢銷(xiāo)書(shū)作家格林看來(lái),，這一結(jié)合將三者之前的“瑕疵變成了美德”,。宇宙學(xué)常數(shù)的問(wèn)題在于理論和觀測(cè)值的數(shù)量級(jí)相差太大，似乎只有比買(mǎi)彩票中頭獎(jiǎng)還要幸運(yùn)的物理機(jī)制才能解釋如此微妙的數(shù)值,。假如宇宙不只一個(gè),，而是像弦論預(yù)言的，至少有10⁵⁰⁰個(gè)呢,？比如,，我們買(mǎi)10⁵⁰⁰次彩票,，每個(gè)彩票的號(hào)碼都在0和1之間。顯然,，這么多號(hào)碼中至少有一個(gè)號(hào)碼能精確押中宇宙學(xué)常數(shù)的觀測(cè)值,。那么，弦論中的10⁵⁰⁰個(gè)選項(xiàng)如何才能變成有血有肉的宇宙呢,？此時(shí),，永恒暴脹產(chǎn)生的數(shù)不勝數(shù)的泡泡宇宙恰好找到了歸宿。

于是,，暴脹多重宇宙升級(jí)成了弦論中的景觀（landscape）多重宇宙,。如果從上帝視角俯瞰整個(gè)宇宙，不同區(qū)域的宇宙學(xué)常數(shù)或其他物理常數(shù)取值有高有低,，像山地景觀一樣充滿了溝壑和尖峰,。泡泡宇宙中還會(huì)嵌套更多層次的泡泡，每一個(gè)泡泡的物理常數(shù)可以不同,，甚至空間維度和物理規(guī)律也可以不同,。有些宇宙空無(wú)一物；有些宇宙充滿了黑洞,；有些宇宙雖有一套獨(dú)特的規(guī)律和基本粒子,，卻無(wú)法產(chǎn)生像我們這樣的智慧生命；有些宇宙表面上看與我們的宇宙類(lèi)似,，其中甚至還有一個(gè)生機(jī)盎然的地球,，然而主宰那個(gè)地球的卻是一種體型龐大的爬行動(dòng)物的后裔。在如此海量的可能性中間,，必有一個(gè)宇宙與我們看到的完全一致,。

無(wú)法回頭

至此我們已見(jiàn)過(guò)兩種多重宇宙。但多重宇宙不是一個(gè)理論,，而是一套理論,。除此之外，格林還在《隱藏的現(xiàn)實(shí)：平行宇宙是什么》中介紹了另外七種多重宇宙,。如同我們見(jiàn)過(guò)的那樣,，這些多重宇宙大多是某種或幾種理論的副產(chǎn)物。雖然有人對(duì)多重宇宙避之不及,，但他們無(wú)法對(duì)這么多不同類(lèi)型的多重宇宙視而不見(jiàn),。支持或反對(duì)多重宇宙的人各有一套說(shuō)辭，或激烈或溫和,，并且各有諾貝爾獎(jiǎng)得主助陣,。雖然間或有研究聲稱從微波背景輻射的特殊圖案中發(fā)現(xiàn)了支持某種多重宇宙的證據(jù)，但主流科學(xué)界認(rèn)為，若想得出最終結(jié)論,，恐怕我們還要等待很長(zhǎng)時(shí)間,。

無(wú)論如何，人類(lèi)的宇宙觀再也無(wú)法完全退回到之前“宇宙只有一款,、世界僅此一個(gè)”的單一視角,。在宇宙真相揭曉之前，我們不妨重溫量子力學(xué)之父,、同時(shí)也是量子力學(xué)某種意義上的反對(duì)者普朗克的名言：“一個(gè)新的科學(xué)真理取得勝利并不是通過(guò)讓它的反對(duì)者們信服并看到真理的光明,，而是通過(guò)這些反對(duì)者們最終死去，熟悉它的新一代成長(zhǎng)起來(lái),?！?/p>

關(guān)于

本文已發(fā)表于《科學(xué)24小時(shí)》2014年3月刊