如果第一層多重宇宙的概念不太好消化,那麼試著想象下一個(gè)擁有無(wú)窮組第一層多重宇宙的結(jié)構(gòu):組與組之間相互獨(dú)立,甚至有著互不相同的時(shí)空維度和物理常量。這些組構(gòu)成了第二層多重宇宙--被稱爲(wèi)“無(wú)序的持續(xù)膨脹”的現(xiàn)代理論預(yù)言了它們。
“膨脹”作爲(wèi)大爆炸理論的必然延伸,與該理論的許多其他推論聯(lián)繫緊密。比如我們的宇宙爲(wèi)何如此之大而又如此的規(guī)整,光滑和平坦?答案是“空間經(jīng)歷了一個(gè)快速的拉伸過(guò)程”,它不僅能解釋上面的問(wèn)題,還能闡釋宇宙的許多其他屬性。【見(jiàn)《膨脹的宇宙》byAlanH.GuthandPaulJ.Steinhard;ScientificAmerican,May1984;《自我繁殖的膨脹宇宙》byAndreiLinde,November1994】“膨脹”理論不僅爲(wèi)基本粒子的許多理論所語(yǔ)言,而且被許多觀測(cè)證實(shí)。“無(wú)序的持續(xù)”指的是在最大尺度上的行爲(wèi)。作爲(wèi)一個(gè)整體的空間正在被拉伸並將永遠(yuǎn)持續(xù)下去。然而某些特定區(qū)域卻停止拉神,由此產(chǎn)生了獨(dú)立的“氣泡”,好像膨脹的烤麪包內(nèi)部的氣泡一樣。這種氣泡有無(wú)數(shù)個(gè)。它們每個(gè)都是第一層多重宇宙:在尺寸上無(wú)限而且充滿因能量場(chǎng)漲落而析出的物質(zhì)。
對(duì)地球來(lái)說(shuō),另一個(gè)氣泡在無(wú)限遙遠(yuǎn)之外,遠(yuǎn)到即使你以光速前進(jìn)也永遠(yuǎn)無(wú)法到達(dá)。因爲(wèi)地球和“另一個(gè)氣泡”之間的那片空間拉伸的速度遠(yuǎn)比你行進(jìn)的速度快。如果另一個(gè)氣泡中存在另一個(gè)你,即便你的後代也永遠(yuǎn)別想觀察到他。基於同樣的原因,即空間在加速擴(kuò)張,觀察結(jié)果令人沮喪的指出:即便是第一層多重空間中的另一個(gè)自己也將看不到了。
第二層多重宇宙與第一層的區(qū)別非常之大。各個(gè)氣泡之間不僅初始條件不同,在表觀面貌上也有天壤之別。當(dāng)今物理學(xué)主流觀點(diǎn)認(rèn)爲(wèi)諸如時(shí)空的維度、基本粒子的特性還有許許多多所謂的物理常量並非基本物理規(guī)律的一部分,而僅是一種被稱作“對(duì)稱性破壞”過(guò)程的結(jié)果而已。舉例言之,理論物理學(xué)家認(rèn)爲(wèi)我們的宇宙曾一度由9個(gè)相互平等的維度組成。在宇宙早期歷史中,只有其中3個(gè)維度參與空間拉神,形成我們現(xiàn)在觀察到的三維宇宙。其餘6個(gè)維度現(xiàn)在觀察不到了,因爲(wèi)它們被捲曲在非常微小的尺度中,而且所有的物質(zhì)都分佈在這三個(gè)充分拉伸過(guò)的維度“表面”上(對(duì)9維來(lái)說(shuō),三維就是一個(gè)面而已,或者叫一層“膜”)。
我們生活在3+1維時(shí)空之中,對(duì)此我們並不特別意外。當(dāng)描述自然的
偏微分方程是橢圓或者超雙曲線方程時(shí),也就是空間或者時(shí)間其中之一是0維或
同時(shí)多維,對(duì)觀測(cè)者來(lái)說(shuō),宇宙不可能預(yù)測(cè)(紫色和綠色部分)。
其餘情況下(雙曲線方程),若n3,原子無(wú)法穩(wěn)定存在,n
至於無(wú)法產(chǎn)生自我意識(shí)的觀測(cè)者(沒(méi)有引力,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也成問(wèn)題)。
由此,我們稱空間的對(duì)稱性被破壞了。量子波的不確定性會(huì)導(dǎo)致不同的氣泡在膨脹過(guò)程中以不同的方式破壞平衡。而結(jié)果將會(huì)千奇百怪。其中一些可能伸展成4維空間;另一些可能只形成兩代夸克而不是我們熟知的三代;還有些它們的宇宙基本物理常數(shù)可能比我們的宇宙大。
產(chǎn)生第二層多重宇宙的另一條路是經(jīng)歷宇宙從創(chuàng)生到毀滅的完整週期。科學(xué)史上,該理論由一位叫RichardC的物理學(xué)家於二十世紀(jì)30年代提出,最近普林斯頓大學(xué)的PaulJ.Steinhardt和劍橋大學(xué)的NeilTurok兩位科學(xué)家對(duì)此作了詳盡闡述。Steinhardt和Turok提出了一個(gè)“次級(jí)三維膜”的模型,它與我們的空間相當(dāng)接近,只是在更高維度上有一些平移。【see"BeenThere,DoneThat,"byGeorgeMusser;NewsScan,ScientificAmerican,March2002】該平行宇宙並非真正意義上的獨(dú)立宇宙,但宇宙作爲(wèi)一個(gè)整體--過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)--卻形成了多重宇宙,並且可以證明它包含的多樣性恰似無(wú)序膨脹宇宙所包含的。此外,沃特盧的物理學(xué)家LeeSmolin還提出了另一種與第二層多重宇宙有著相似多樣性的理論,該理論中宇宙通過(guò)黑洞創(chuàng)生和變異而非通過(guò)膜物理學(xué)。
儘管我們沒(méi)法與其他第二層多重宇宙之中的事物相互作用,宇宙學(xué)家仍能間接地指出它們的存在。因爲(wèi)他們的存在可以用來(lái)很好地解釋我們宇宙的偶然性。做一個(gè)類比:設(shè)想你走進(jìn)一座旅館,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)房間門(mén)牌號(hào)碼是1967,正是你出生那年。多麼巧合呀,在那瞬間你驚歎到。不過(guò)你隨即反應(yīng)過(guò)來(lái),這完全不算什麼巧合。整個(gè)旅館有成百上千的房間,其中有一個(gè)和你生日相同很正常。然而你若看見(jiàn)的是另一個(gè)與你毫無(wú)干系的數(shù)字,便不會(huì)引發(fā)上面的思考。這說(shuō)明什麼問(wèn)題呢?即便對(duì)旅館一無(wú)所知,你也可以用上面的方法來(lái)解釋很多偶然現(xiàn)象。
讓我們舉個(gè)更切題的例子:考察太陽(yáng)的質(zhì)量。太陽(yáng)的質(zhì)量決定它的光度(即輻射的總量)。通過(guò)基本物理運(yùn)算我們可知只有當(dāng)太陽(yáng)的質(zhì)量在1.6X10^30~2.4X10^30千克這麼個(gè)狹窄範(fàn)圍內(nèi),地球纔可能適合生命居住。否則地球?qū)⒈冉鹦沁€熱,或者比火星還冷。而太陽(yáng)的質(zhì)量正好是2.0X10^30千克。乍看之下,太陽(yáng)質(zhì)量是種驚人的幸運(yùn)與巧合。絕大多數(shù)恆星的質(zhì)量隨機(jī)分佈於10^29~10^32千克的巨大範(fàn)圍內(nèi),因此若太陽(yáng)出生時(shí)也隨機(jī)決定質(zhì)量的話,落在合適範(fàn)圍的機(jī)會(huì)將微乎其微。然而有了旅館的經(jīng)驗(yàn),我們便明白這種表面的偶然實(shí)爲(wèi)大系統(tǒng)中(在這個(gè)例子裡是許多太陽(yáng)系)的必然選擇結(jié)果(因爲(wèi)我們?cè)谶@裡,所以太陽(yáng)的質(zhì)量不得不如此)。這種與觀測(cè)者密切相關(guān)的選擇稱爲(wèi)“人擇原理”。雖然可想而知它引發(fā)過(guò)多麼大的爭(zhēng)論,物理學(xué)家們還是廣泛接收了這一事實(shí):驗(yàn)證基礎(chǔ)理論的時(shí)候無(wú)法忽略這種選擇效應(yīng)。
適用於旅館房間的原理同樣適用於平行宇宙。有趣的是:我們的宇宙在對(duì)稱性被打破的時(shí)候,所有的(至少絕大部分)屬性都被“調(diào)整”得恰到好處,如果對(duì)這些屬性作哪怕極其微小的改變,整個(gè)宇宙就會(huì)面目全非--沒(méi)有任何生物可以存在於其中。如果質(zhì)子的質(zhì)量增加0.2%,它們立即衰變成中子,原子也就無(wú)法穩(wěn)定的存在。如果電磁力減小4%,便不會(huì)有氫,也就不會(huì)有恆星。如果弱相互作用再弱一些,氫同樣無(wú)法形成;相反如果它們更強(qiáng)些,那些超新星將無(wú)法向星際散播重元素離子。如果宇宙的常數(shù)更大一些,它將在形成星系之前就把自己炸得四分五裂。
雖然“宇宙到底被調(diào)節(jié)得多好”尚無(wú)定論,但上面舉的每一個(gè)例子都暗示著存在許許多多包含每一種可能的調(diào)節(jié)狀態(tài)的平行宇宙。【see"ExploringOurUniverseandOthers,"byMartinRees;ScientificAmerican,December1999】第二層多重宇宙預(yù)示著物理學(xué)家們不可能測(cè)定那些常數(shù)的理論值。他們只能計(jì)算出期望值的概率分佈,在選擇效應(yīng)納入考慮之後。