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多重宇宙万岁!

来源:环球科学
(图片来源:pixabay)
奥地利物理学家兼哲学家Ernst Mach在19世纪晚期否定了原子的存在。“你有没有亲眼见过呢?”他带着嘲讽的语气问支持原子论的人。今天,许多科学家用类似的嘲讽对待另一个观点,那就是我们可见的宇宙并不是唯一的存在,而是众多宇宙中的一个——被称作多重宇宙的宇宙碳化泡沫中的一个泡泡。
你看不见其他的宇宙,所以这个想法无法被验证,多重宇宙论反对者指控道。另外用宇宙的多重性来解释现实违反了奥康姆剃刀原则,这条哲学原则比起复杂解释更支持简单解释。
不过当然,Mach对原子的观点是错的。纵观历史,那些否认多重宇宙的人也同样是错的。事实上,第一对支持多重宇宙的人恰恰也是提出原子概念的那两个古希腊人。Leucippus和Democritus相信他们的原子理论需要世界具有无穷性(“世界”于此处为“宇宙”的近义词)。他们后来的追随者,Epicurus和Samos同样宣称多重世界的事实。“世界上存在着无穷多个像我们世界这样的世界,也存在着无穷多个与我们世界不相似的世界,”他断言道。
然而,亚里士多德强烈反对,他认为逻辑上来说只存在着一个宇宙。他的观点一直占着上风,直到1277年,巴黎主教宣布教亚里士多德观点的中世纪学者都会被开除——因为他们否认了上帝任意创造世界的自由。人们争论了几个世纪。有的人认为上帝能够创造更多的宇宙,只不过他没有那么做;其他人坚持着现实是由“许多世界”组成的想法。
在16世纪,哥白尼找到了问题的关键。抛开亚里士多德的宇宙(地球在中间,行星在它周围的球面上运动),哥白尼把太阳放在中心,其他行星(包括地球)在它的轨道上。宇宙变成了太阳系,边上是一层恒星。之后很快,英国的Thomas Digges重新把哥白尼的想象图重新花了一遍,群星分布在遥远的空间中,而不是在一个固定的球面上。这使天穹中四处散落着多个太阳系的想法成为可能。也许是受Digges影响,乔尔丹诺·布鲁诺宣称上帝存在于“不止一个,而是无数个太阳中;不止在一个地球,一个世界,而是在一百万,乃至无穷个世界”中。
布鲁诺同时期的著名天文学家约翰尼斯·开普勒不喜欢这个想法。他认为太阳系就是整个宇宙。我们视野外的类同世界是不科学的。“如果它们无法被看到,”开普勒称,“那它们就不适用于天文学。”任何视野之外的东西,他坚持到,“都是多余的形而上学”——这个观点和今天许多人对多重宇宙的态度十分相似。
当然,开普勒错了。后来天文望远镜发现远处许多恒星聚集在一个镜片般的盘上,银河系(太阳也是其中的一员)。就像哥白尼证明地球是太阳系宇宙的一部分,太阳系也变成了银河系中许多这样“宇宙”中的一个。再次的,宇宙被重新定义了——再不是地球周围的一系列球体,或是绕着太阳的一系列行星,而是被虚空包围的一圈恒星。
不过在那虚无之中出现了模糊的斑点,叫做星云。Immanuel Kant和其他人猜测这些斑点其实是星系,只是离我们太远了——用十九世纪四十年代美国天文学家Ormsby MacKnight Mitchel想出的词来说就是岛屿宇宙。这个关于多重宇宙的新观点也遭到了嘲笑。“专业不过关的思想家”才会相信岛屿宇宙呢,天文作家Agnes Clerke在19世纪末宣称道。这是个已经陷入“被丢弃和几乎被遗忘境地”的想法。
但再一次的,多重宇宙胜利了。在1924年埃德温哈勃报告了一些证据,证明那些模糊的星云,比如说仙女座,确实是像银河系这样宏大的岛屿宇宙。哈勃是今天宇宙定义的先驱,宇宙是一个装着无数星系的时空,并像个泡泡一样处于持续膨胀状态。
在二十世纪八十年代,一个关于宇宙形成的新解释,叫做暴胀宇宙学,用一种新奇的方式重温了多重宇宙的问题。如果开启我们宇宙的大爆炸之后是一段时间快速的膨胀(暴胀),那类似的暴胀现象也会在太空的其他地方发生。如果暴胀理论被证明是正确的,那我们的气泡世界只是许多世界中的一个。
当然,就因为多种宇宙支持者在历史上一直都是正确的,不意味着他们这次也是正确的。但多重宇宙反对者就因为它无法被测试,就断定它是错误的想法肯定是错的。多重宇宙理论不是个等待被验证的理论,而是其他可验证理论的推测结果。暴胀宇宙学事实上已经通过了许多测试,虽然这还不足以建立它的正确性。
正因如此,其他宇宙未必无法被观察到。如果另一个气泡和我们的气泡相撞,大爆炸后的宇宙背景辐射中也许会留下痕迹。就算没有这样直接的证据,它们的存在也许能从间接方法中被推测出来,就像爱因斯坦在1905年通过分析液体中悬浮颗粒的随机运动证明原子存在一样。
今天,用扫描隧道显微镜成像,原子其实已经“可见”了。但原子并不是在第一次被拍照时才变得真实的,它们从两千五百年前就已经是合法的科学实体了。多重宇宙成为哲学——科学的争论话题也有这么久了。
而对于奥康姆剃刀原则,你可以和14世纪提出这一原则的哲学家奥康姆的威廉本人确认一下。在他的时代,他可是最有激情的多重世界支持者之一。
作者:Tom Siegfried,哈佛大学出版社出版的《天堂的数目:多重宇宙的历史和对了解宇宙的追求》的作者。
翻译:费哲妮
审校:潘燕婷
引进来源:科学美国人
本文来自:环球科学
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