我們可以輕易地就想象出，由稍微不同的物理學(xué)定律所支配的宇宙是什么樣子，它們沒有智能生命的出現(xiàn)，也沒有任何一種有組織的復(fù)雜系統(tǒng)。那么，我們是否應(yīng)該對(duì)一個(gè)能夠出現(xiàn)我們的宇宙而感到驚訝？

數(shù)十年間，包括我在內(nèi)的物理學(xué)家一直試圖追尋這個(gè)問題的答案。但事實(shí)證明，這真的很難。盡管我們可以充滿自信地將宇宙歷史追溯到大爆炸后的一秒，但比那更早發(fā)生的事情卻難以衡量。我們建造的加速器根本無法產(chǎn)生足夠的能量，重現(xiàn)出第一納秒內(nèi)的極端條件。

但我們認(rèn)為，正是在最初那不到一秒的極短時(shí)間里，我們宇宙的關(guān)鍵特征被銘印了下來。

宇宙的條件可以通過“基本常量”來描述，所謂基本常量，也就是自然界中固定的值，比如引力常量（G）和光速（c）。這些代表了如粒子質(zhì)量、力或宇宙膨脹等參數(shù)的大小和強(qiáng)度的常量大約有30個(gè)。但我們的理論并沒有給出這些常量的值的大小。相反，我們需要對(duì)它們進(jìn)行測(cè)量，再將測(cè)得的值代入方程中，才能準(zhǔn)確地描述自然。

這些常量的值處于一種能讓恒星、行星、碳和最終的人類等復(fù)雜系統(tǒng)得以演化的范圍。物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果將其中某些參數(shù)僅僅微調(diào)百分之幾，就能讓我們宇宙中的生命不復(fù)存在。因此，生命存在這一事實(shí)的背后，是有一些深層原因的。

有些人認(rèn)為，這只是一個(gè)幸運(yùn)的巧合。但另一種解釋是，我們生活在多元宇宙中，它包含有著不同的物理規(guī)律和不同的基本常量值的域。大多數(shù)的域可能完全不適宜生命存在。但從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講，少數(shù)的域?qū)ι鼞?yīng)該是友好的。

  即將到來的革命？ 

物理現(xiàn)實(shí)的范圍是什么？我們相信，它比天文學(xué)家所能觀察到的域更廣泛，即使在原則上也是如此。但它絕對(duì)是有限的，就像在海上有一條我們視野范圍之外的地平線一樣。我們不認(rèn)為海洋會(huì)在地平線之外停止，我們也認(rèn)為星系可能存在于我們可觀測(cè)的宇宙極限之外。在我們加速膨脹的宇宙中，就算是很久之后我們的后代也永遠(yuǎn)無法觀測(cè)到。

大多數(shù)物理學(xué)家都同意，有一些我們永遠(yuǎn)看不到的星系，而且這些星系的數(shù)量已經(jīng)超過了我們可觀測(cè)到的星系數(shù)量。如果它們延伸得足夠遠(yuǎn)，那么我們可以想見的所有事情都可能會(huì)一遍又一遍地重復(fù)發(fā)生。在遙遠(yuǎn)的地平線之外，我們可能都有某種化身。

這個(gè)巨大的（大部分是不可觀測(cè)的）域，是由“我們的”大爆炸產(chǎn)生的結(jié)果，并且它很可能受到與我們的可觀測(cè)的宇宙一樣的物理規(guī)律支配。但我們的大爆炸，是唯一的大爆炸嗎？

暴脹理論表明，早期宇宙經(jīng)歷了這樣一段時(shí)期，即它的大小每經(jīng)過萬億分之一秒就會(huì)翻一番。這個(gè)理論是得到了真正的觀測(cè)支持的。它解釋了為什么宇宙是如此之大、如此平滑，除了一些是星系形成的“種子”的漲落和漣漪。

但包括安德烈·林德（Andrei Linde）在內(nèi)的物理學(xué)家已經(jīng)表明，在對(duì)這個(gè)古老時(shí)期中，無法確知的物理學(xué)的某些獨(dú)特但又合理的假設(shè)之下，會(huì)產(chǎn)生一種“永恒”大爆炸，每一次都會(huì)帶來一個(gè)新的宇宙。

弦理論是將引力與微觀物理學(xué)定律相統(tǒng)一的一種嘗試，它認(rèn)為宇宙中的一切都由振動(dòng)的微小的弦組成的。它提出了一種假設(shè)，那就是存在著遠(yuǎn)超我們經(jīng)驗(yàn)的更多維度。這些額外維度被緊密地壓縮在一起，以至于我們沒有注意到它們。每種類型的緊化都可能創(chuàng)造出具有不同微觀物理學(xué)的宇宙，因此當(dāng)其他大爆炸冷卻時(shí)，它們產(chǎn)生的宇宙可能受到不同的物理學(xué)定律支配。

因此，從這種更宏大的角度來看，我們所認(rèn)為的“自然定律”，可能只是主導(dǎo)了我們自己的這個(gè)宇宙區(qū)塊的局部定律。

我們只能看見很小一部分宇宙。（圖/NASA, James Webb Telescope）

如果這就是物理現(xiàn)實(shí)，那么我們就有了一個(gè)探索“反事實(shí)”宇宙（具有不同引力、不同物理學(xué)等）的真正動(dòng)力，探索什么樣的范圍或參數(shù)會(huì)允許復(fù)雜性的出現(xiàn)，而哪些又會(huì)導(dǎo)致一片荒蕪或者“胎死腹中”的宇宙。

令人興奮的是，這類研究正如火如荼地進(jìn)行。最近的研究表明，甚至可以設(shè)想一些對(duì)生命的友好程度比我們更勝的宇宙。然而，大多數(shù)對(duì)物理常量的“調(diào)整”，會(huì)造成一個(gè)荒蕪的宇宙。

也就是說，有些人是不喜歡多元宇宙這個(gè)概念的，他們擔(dān)心這將讓人們對(duì)能解釋常量的基本理論的渴望，變成一場(chǎng)徒勞無功的追尋，就像開普勒將行星軌道與嵌套的柏拉圖立體聯(lián)系起來的數(shù)字命理學(xué)追求那般。

但我們的好惡與物理現(xiàn)實(shí)的實(shí)際情況無關(guān)，所以我們必須對(duì)即將發(fā)生的宇宙學(xué)革命的各種可能性持開放的態(tài)度。

首先，我們已經(jīng)有了哥白尼式的認(rèn)識(shí)，知道地球并不是太陽系的中心，它只是圍繞太陽公轉(zhuǎn)。接著，我們又意識(shí)到，在我們的銀河系中有不計(jì)其數(shù)的行星系統(tǒng)，而在我們可觀測(cè)的宇宙中又存在著不計(jì)其數(shù)的星系。

那么，我們的可觀測(cè)領(lǐng)域，也就是“我們的”大爆炸，會(huì)不會(huì)是一個(gè)大得多的、可能相當(dāng)多樣化的組合中的一個(gè)小部分而已？

  物理學(xué)還是形而上學(xué)？ 

我們?nèi)绾蔚弥覀兊挠钪嬗卸嗝础胺堑湫汀保恳卮疬@個(gè)問題，我們需要計(jì)算出每個(gè)常量組合的概率。而這是一個(gè)我們還無法解決的復(fù)雜問題，這不得不等待理論前進(jìn)了一大步之后再說。

最終，我們并不知道是否還存在其他的大爆炸。但它們不僅是形而上學(xué)。有朝一日，我們也許有理由相信它們的存在。

明確地說，假如我們有這樣一個(gè)理論，它可以描述超早期大爆炸的極端條件下的物理學(xué)，并且如果它也可以在其他方面得到證實(shí)，比如通過在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，推導(dǎo)出了一些無法解釋的參數(shù)，那么它也預(yù)言了多次大爆炸，我們自然就應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待這個(gè)理論。

批評(píng)者有時(shí)會(huì)說，多元宇宙是不科學(xué)的，因?yàn)槲覀冇肋h(yuǎn)無法觀測(cè)到其他宇宙。但我不同意這一點(diǎn)。我們也無法觀測(cè)黑洞的內(nèi)部，但我們相信物理學(xué)家羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）所說的在那里發(fā)生的事情，因?yàn)樗睦碚撆c我們可觀測(cè)的許多事物是一致的，因而具有很高的可信度。

大約15年前，我在斯坦福大學(xué)的一次專題討論中，被問及我們對(duì)多元宇宙概念的重視程度，比如“你會(huì)此賭上你養(yǎng)的金魚、你養(yǎng)的狗、還是你自己的性命”。

我說我?guī)缀踹_(dá)到了“我養(yǎng)的狗”的水平。林德說他差不多會(huì)賭上自己的命。后來，物理學(xué)家史蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）在被告知此事時(shí)說，他“很樂意賭上馬丁·里斯的狗和安德烈·林德的命”。

可悲的是，我懷疑林德、我的狗和我都會(huì)在答案揭曉之前死去。

事實(shí)上，我們甚至不確定我們能理解這個(gè)答案，這就好像量子理論對(duì)猴子來說太難了一樣。可以想象，機(jī)器智能可以探索一些弦理論的幾何復(fù)雜性，并得出比如標(biāo)準(zhǔn)模型的一些通用特征。然后我們就能對(duì)這種理論抱有信心，并認(rèn)真對(duì)待它的其他預(yù)測(cè)。

但我們可能永遠(yuǎn)不會(huì)有“啊哈”那樣的頓悟時(shí)刻，而那對(duì)于理論學(xué)家來說是最大的滿足。物理現(xiàn)實(shí)在最深的層次上可能太深?yuàn)W了，只能等待后人類物種的到來才能完成對(duì)它的闡釋。

這或許有點(diǎn)令人沮喪，但也可能令人振奮，具體取決于你的個(gè)人喜好。但這都不是認(rèn)為多元宇宙不科學(xué)的理由。