平行宇宙： 、模型、 、

埃弗裡特創造的多世界是脫胎於量子理論的一種平行宇宙模型。

然而，隨著物理學和天文學的發展，科學家們發現了越來越多可能存在的平行宇宙，每一次發現都讓我們這些科學愛好者先是感到匪夷所思，然後當我們理解了科學家們在說些什麼時，又不由得拍案叫絕。

今天我要帶你會當凌絕頂，一覽眾山小。

當代美國的科普紅人布萊恩·格林博士寫過一本科普著作《隱藏的現實——平行宇宙是什麼》。格林為我們介紹了多達 9 種平行宇宙模型，其中，

基於概率而產生的平行宇宙有 3 種；

基於量子理論而產生的平行宇宙有 4 種，這 7 種全都是在天文和物理發現的基礎上，然後根據物理和數學模型推導出來的結果；

第 8 種平行宇宙模型則是基於人工智能的發展而引發的猜想，有沒有可能我們就生活在一個黑客帝國這樣的計算機程序中，而這種程序有無數個，我們只是其中之一；

第 9 種則是純粹的哲學思辨了，為什麼我們的宇宙會依附於某一套特定的數學法則，而不是別的數學法則。

答案很簡單，所有可能的數學法則都存在，有無數個宇宙存在無數種數學法則，我們恰好生活在一個允許出現人類的數學法則控制之下的宇宙，可能你對這個說法並不陌生，是的，這就是宇宙人擇原理。

要詳細介紹這 9 種平行宇宙的原理和誕生過程，那需要一本 30 萬字的書才夠。然而麻省理工的宇宙學家，泰格馬克教授用四個層次將所有的平行宇宙模型以一種更加深刻的方式再次展現在我面前，讓我眼前一亮。

我想，這可能是人類的思考力所能觸及的最大邊界了。

好，你這就跟我前往兔子洞一探究竟吧。

第一層次的平行宇宙是與我們處在同一時空的多重宇宙。

我們現在所處的這個宇宙誕生於 138 億年前的一次大爆炸，也就意味著我們能夠看到的最古老的光子就是 138 億年前的光子，那麼光在 138 億年中走過的距離理論上就是我們人類可觀測宇宙的最大半徑。

然而實際上可觀宇宙比這個還要再大一些，因為宇宙一直在膨脹，這就好像我們在機場的自動步道上走路，我們走過的距離還要再加上自動步道運動的距離。現在的觀測結果是可觀宇宙的大小大約為半徑 460 億光年的一個球形區域。

但是，真實的宇宙有多大卻沒人知道，因為那些退行速度已經超過光速的星系我們永遠無法看到。注意，退行速度超光速並不違反相對論，因為這是空間本身的運動，沒有能量和信息的傳遞。

雖然無法直接看到宇宙到底有多大，但我們卻可以通過研究宇宙的曲率來計算宇宙可能的大小。這就好像你手裡有一根紙帶，假如這根紙帶不是完全平的，只要有這麼一點點的彎曲，那麼朝兩頭延伸下去的話，就一定會閉合成一個圈，曲率越小，這個圈也就越大。

而我們的三維空間其實也有類似的特性，如果曲率為正，那麼最終一定是閉合成有限的循環空間，而在一般情況下，排除某些不平凡的拓撲結構，曲率為零或者負，那麼這個空間的大小就是無限的，永遠也回不到原點。

儘管目前的觀測結果還無法最終確定宇宙的曲率，但肯定非常非常接近零，所以現在大多數物理學家和宇宙學家都傾向於無限宇宙的想法，至少是非常非常接近無限。

而且天文學家們還觀測到一個事實，那就是宇宙在大尺度上是完全均勻的，超過 10²⁴ 米之後，就基本上沒有什麼結構可言了。

這就好像你用顯微鏡看一塊絲綢，能夠看到絲綢的纖維結構，但是用肉眼看的話，那就是完全沒有任何結構了。所以，大多數天文學家們都相信，我們所處的這個宇宙包含無限或者近乎於無限的物質。

那麼，一個有趣的事情就來了。我們一起來做個思維體操。想象一個二維的小宇宙，它的空間僅能容納 4 個粒子，在這個宇宙中，物質共有 16 種可能的排列方式。如果這樣的宇宙超過 16 個，那麼它的物質排列方式就必定會重複出現。

在這個例子中，兩個重複宇宙的最近距離是每個宇宙直徑的 4 倍左右。這個思維體操同樣可以放大到我們的可觀宇宙。

我們首先計算一下在半徑 460 億光年的球形區域內容納了多少個基本粒子，然後計算他們可能的排列方式，最後就可以計算出現兩個重複球形區域的最近距離。宇宙學家們的計算結果是：

10 的 10 的 118 次方，寫出來的話就是10的肩膀上有一個10，這個10的肩膀上還有個118，三個羅漢疊起來。

當然，不同的書上給出的數字略有不同，這個不重要。如果你試圖想去理解這個數字有多大，我勸你放棄吧，我到現在也還沒想明白呢。別說是 10 的 10 的 118 次方次方了，就是 10 的 100 次方，也足以超出我們對數字的理解能力，它表示 1 後面跟著 100 個零，oogle 就表示這個數字。

這個數字有多大？所有可觀宇宙中的原子總數加起來也不到這個數字的 1 千億億分之一。

這只不過是 1 後面 100 個零。而前面說的那個數字相當於，可觀宇宙中每一個原子都是一個零，跟在 1 後面，你能理解這種巨大嗎？我是真的不行。

但是，有意思的是，在宇宙中要出現一個同樣的地球的最近距離要小得多，因為我們可以把地球所包含的這個空間大小作為一個基本單元來思考，這樣我們算出來的結果是，出現兩個完全一模一樣的地球的最近距離是 10 的 10 的 28 次方米。

也就是說，至少在 1 後面 1 萬億億億個零米遠處，就會有一個完全一模一樣的地球，那個地球上面也有一個完全一模一樣的你和我。

這就是第一層次的平行宇宙，是不是覺得有點兒不可思議。

但是，你想想，我們的地球上有無數個完全一模一樣的水分子，完全一模一樣的蛋白質分子，甚至我相信能找到兩個完全一模一樣的病毒，但你卻不會對此感到驚奇，其實，本質上是一樣的啊。這一層次的平行宇宙與我們是處在同一個時空中的，假如利用蟲洞做時空跳躍成為可能，那麼我們真的有可能去拜訪另一個自己，至少在科幻中可以這麼暢想。

但是，到了第二個層次的平行宇宙，我們還找不到連接的橋樑。

現在，請想象一個由無窮多個第一層次的多重宇宙構成的集合體，請把這個集合體想象成一個宇宙泡泡。按照目前流行的永恆混沌暴脹理論預測，在更大的尺度上，又有無限多個這樣的泡泡，它們共同構成了第二層次的平行宇宙。

這裡出現了一個聽上去逼格很高的術語，叫做永恆混沌暴脹理論。這的確是一個非常艱深的理論，它最早是由美國物理學家阿蘭·古斯在上世紀七十年代提出的一個理論，這個理論非常成功地解決了宇宙為什麼在大尺度結構上如此均勻的問題，是

對早期宇宙大爆炸理論的一個非常重要的修正，因為得到了越來越多觀測證據的支持，這個理論已經被科學界廣泛接受。

介紹暴脹理論不是這章的重點，我們今天只說該理論的結論。該理論認為：我們目前身處的宇宙只是無數個正在發生著的暴脹中的一個而已。有一個比喻可以非常形象地展示這個理論。

想象一鍋燒開的水，無數個氣泡在水中生成，迅速地長大。

• 每一個氣泡就是一個宇宙；
• 每一個宇宙泡都擁有自己完全獨立的時空；
• 每一個宇宙泡都擁有不同的物理常數。

例如萬有引力常數，光速，質子的質量等等，這些都是在泡泡誕生的那一瞬間隨機決定的。所以，不是每個宇宙泡泡都能形成恆星或者星系，當然也不是每個宇宙泡泡都能允許生命的存在。而我們恰好生活在一個所有的物理常數都恰到好處的宇宙泡泡中，似乎人類很幸運。

但這種幸運從更高的角度來看確是最稀鬆平常的事情。就像一個人中了百萬大獎的彩票，從這個人的角度來看，當然是無比幸運的，但是從彩票發行者的角度來看，中獎是必然的。

科學家們正在尋找第二層次多重宇宙存在的證據，他們猜測不同的宇宙泡泡有可能發生碰撞，或許我們能在宇宙微波背景輻射中尋找到碰撞的痕跡。

再下去的第三層次的宇宙就是我們介紹過的的埃弗裡特的多世界理論，每一次量子的波函數塌縮都意味著一個宇宙分岔的產生。

例如，現在我請求你暫停 5 秒鐘把書放下，你就會得到意想不到的驚喜。當你聽到我的這個問題時，

你大腦中的量子效應就會產生一個包含所有可能結果的疊加態，例如“好，我試試看”和“別騙我，我才不上當”等等。

假如有一個本宇宙之外的上帝視角，那麼你就已經分裂成多重分身：

• 一個什麼也沒做
• 另一個放下了書
• 還有一個把書扔到了沙發上等等

但是從你自己的角度來看，每個這樣的分身都不能意識到其他分身的存在，你覺得自己做什麼完全看自己的心情，換句話說只是有不同的概率做某事，或許下次你再聽到我同樣的請求，做法會和這次不一樣。

讀到這裡，你是否會認為這個想法太瘋狂了，如果是這樣的話，那宇宙的數量豈不是隨著時間的增加而瘋狂地增加，因為量子的波函數塌縮過程無處不在。

但令我大吃一驚的是，物理學家們可不這麼認為。

他們認為，從上帝視角來看，所有可能的宇宙都已經存在了，這個數量並不是無限大，所有可能的排列組合是可以計算出來的，當然是一個無比巨大的數字，但並不是無限。

所謂的你和我，只不過是在這些有限多個宇宙中不停地切換，就好像下跳棋，每一步都有很多種選擇，你最終跳過的路徑，也就是無數短記憶的拼接，這就是你所感受到的一生，但是從上帝視角來看，這樣的路徑有無數條，每一條都是真實存在的。所有的可能性在每時每刻都存在，時間的流逝只不過是一種假象而已。

有沒有感覺非常燒腦，我初次聽到這樣的觀點時，甚至感覺像是某個精神病人的囈語。但這個理論卻是一個自洽的理論，它可以從數學上解釋那些令人困惑的量子現象，已經有越來越多的物理學家開始接受這種瘋狂的理論。

但我們這趟兔子洞的探索之旅還沒完，還有第四層次的平行宇宙。

請思考一下前三個層次平行宇宙的共同點是什麼？答案是支配它們的是同一套數學法則，我們常常說數學是凌駕於物理規律之上的規律，它是規律中的規律。

長期以來，關於物理學和數學之間的對應關係，有兩種不同的認識。

一種是認為物理實在是最根本的，而數學語言只不過是一種有用的近似描述。這種認識被稱為亞里士多德模式。

另一種則剛好相反，認為只有數學結構才是真正實在的，物理是數學結構的外在表現而已，這被稱為柏拉圖模式。

當代的理論物理學家多半都信奉柏拉圖模式，認為數學能夠完美地描述宇宙，因為宇宙本質上就是數學的。

因此，所有的物理學推到極致都成了數學問題：只要一位數學家擁有無限的智慧和資源，原則上可以計算出宇宙中具有自我意識的觀測者有哪些，他們能認識到什麼。數學結構是一種抽象的、不可變的實體，超越時空之外。如果歷史是一部電影，那麼數學結構對應的並不是某一格畫面，而是整個膠捲。

柏拉圖模式提出了一個問題：宇宙為何是這個樣子？

但對於信奉亞里士多德模式的人來說，這個問題毫無意義，宇宙就是如此，沒有道理可講，可是柏拉圖主義者總是禁不住要想，宇宙為何不能是另一個樣子，如果宇宙本質上是數學的，那為什麼在如此眾多的數學結構中只有一種被挑選出來描述宇宙呢？

解決這個問題的方法只能是認為所有數學結構在物理上都是存在的，每一種數學結構對應於一個平行宇宙，這個多重宇宙的各個組成部分並不存在於同一個空間中，而是存在於空間與時間之外。

到這裡，泰格馬克教授的四個層次的平行宇宙就全部講完了，或許你依然會覺得平行宇宙太古怪了，但我想說：古怪，正是它的魅力之一。

未完待續......