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隔壁的宇宙

2024-05-14马库斯·乔恩[英]

北方人(B版) 2024年2期
关键词:肥皂泡视界星系

马库斯·乔恩[英]

在十分遥远的宇宙深处,有个与咱们银河系十分相似的星系,里面有颗看上去和太阳一样的恒星。而且,该恒星的第三颗行星也与咱们的地球十分相似。这颗行星上居住着一个与你相同的人。他/她就如你的孪生兄弟/姐妹一样,你们不仅长得一模一样,巧的是此时此刻你们还正在读同一句话……我接下来要说的比这更加怪异:事实上,有无数个星系正好和太阳系完全相同;还有无数个你,截至此时此刻,你们的人生完全相同。

你的这些翻版生活在可观测宇宙之外。也许你会觉得我在给你讲科幻故事。但事实上,按照宇宙学标准理论和物理学标准理论推算的话,这是不可避免的结果。如果你能在宇宙中旅行到足够远的地方,你就会不可避免地碰上另一个你。事实上,我们甚至能计算出,如果要去拜访离你最近的另一个你,你需要走多远的路。答案是:约101028米。

这个距离长到怕是你不好理解,我稍微解释一下。1028指的是1后面有28个零,也就是万亿亿亿。而101028就是指1后面有万亿亿亿个零。这个距离比目前世界上最先进的望远镜可以观测到的距离还要远得多呢。但你不必过于纠结这个距离。你的关注点不应该落在这个庞大无比的数字上,而是真的有另一个你存在呢!

正如我先前告诉你的,这就是宇宙学标准理论推导出的必然结果。这给科学家们提供了一个很好的线索,以便他们推测可观测宇宙之外的世界是什么样的。但是,话又说回来,可观测宇宙究竟是个什么呀?有可观测宇宙的话,那换言之就有不可观测宇宙吧。那为什么我们不能看见完整的宇宙呢?

这有两点原因:光速的有限性以及宇宙并不是永恒存在的。因為世间万物——物质、能量、空间甚至时间——都是起始于138.2亿年前的宇宙大爆炸。于是我们只能观测到光能在138.2亿年内抵达地球的天体。那些光需要长于138.2亿年才能抵达地球的天体,我们是看不见的,它们的光还在来的路上呢。也就是说,望远镜只能展现以地球为中心一定范围内的星系(约有2万亿个)。这就是可观测宇宙。

可观测宇宙是以视界为边界的。这就像是你看海的时候,只能看见远处的地平线为止,但你清楚地知道,在地平线以外仍有海洋漫延。那么同理,在宇宙的光视界之外也有更大的宇宙(曾经宇宙的扩张,即膨胀的速度远快于光速。在宇宙诞生初始的瞬间,视界就膨胀到420亿光年之外了)。那么,视界之外又是怎样的世界呢?

在宇宙光视界以内包含着可观测宇宙,范围内的星系光在自大爆炸以来,138.2亿年内能抵达地球。

宇宙标准模型中包含了初始阶段暴胀时期,根据宇宙标准图信息,可观测宇宙范围之外有着无限的空间。你可以想象我们的可观测宇宙(2万亿星系)就像禁锢在肥皂泡里一样。在这个肥皂泡之外,还有无数个尺寸相似的肥皂泡。那么,其他肥皂泡里又是怎样的光景呢?

每个肥皂泡里都一样经历过我们宇宙的大爆炸——其实是有一点儿相似的大爆炸。但是,大爆炸后冷却的残骸中却会产生出不同的星系、恒星以及行星。和所有量子世界一样,宏观宇宙的规模和天体位置都是任意随机的。也就是说,如果真是如此的话,就会有无数个宇宙存在,每个还都不一样。或者换句话说,可能会存在无数个不同的宇宙历史。每个宇宙历史都在无垠的宇宙深处那属于自己的肥皂泡里演绎着各自的故事。

然而,事实还不止这么简单。我们继续聊。

量子理论是我们用于描述微观世界最为优秀的定律,该理论认为宇宙归根结底是粒子的世界。这意味着,如果能将宇宙的空间一分为二,再一分为二,一直这么下去,那么到最后宇宙的空间将不能再被分割。同理,在宇宙诞生初期,能安置量子卷积的位置也是有限的。也就是说,宇宙初始时,微观世界的量子卷积只能采取有限的手段来创造宏观宇宙中星系团的模样。这意味着,仅有有限数量而不是无限数量的宇宙历史。

如果不同宇宙历史的数量是有限的,但是宇宙的数量却是无限的,这就意味着,一段相同的宇宙历史不会仅上演一次,而是会上演无数次。也许,无垠的宇宙中有无数个你正在读相同的书、相同的文字——你们都在读着同一句话。有无数个世界的恐龙并没有在6600万年前的小行星撞地球时灭绝,它们继续进化,变得越来越聪明,甚至开上了小轿车。

在我们的可观测宇宙这个肥皂泡之外,可能还有无限个其他的宇宙肥皂泡。它们有着彼此不同的宇宙历史,里面的星系和恒星也不尽相同。

你或许很难接受这样无尽重复的世界。但宇宙学家比如马萨诸塞州塔夫茨大学的亚历山大·维兰金面对这个事实时就很冷静。他认为,大自然会将一颗恒星作为模板不断而又浪费地处处复制。既然这都是合理的,那么,宇宙同样如此操作,怎么就不在情理之中了呢?

我在这里还得再强调一下。无垠的空间中包含着无数的宇宙,每个宇宙都各自上演着自己的历史,这是宇宙学标准模型和物理学标准定律(量子理论)共同推导出来、不可避免的结果。当然,这两个理论如果哪个有问题,又或者两个都是错的话,那就不好说了。

也许你会觉得以上科学理论让人深受困扰,但我本人却并不讨厌。为什么呢?呃,就算你认为这本书是你读过最为枯燥无聊的书,读了简直就是倒了八辈子霉,我仍然可以安慰自己说,在其他无限个宇宙当中,无数个你会认为这本书是你读过最为精彩绝伦的书,读来真是三生有幸。你还会买很多本作为礼物,送给你的七大姑八大姨、邻居小妹还有外卖小哥!

(摘自湖南科学技术出版社《奇怪的知识增加了》)

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