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1700917698 在稍微近一些的地方,大约101091米以外的地方,应该存在一个半径为100光年的球形区域,与以地球为中心的同半径区域完全相同,所以我们在下一个世纪中的所有观念也将与那里的分身完全相同。大约101091米以外的地方,应该存在一个与你一模一样的人。实际上,还有一些分身可能存在于更近的地方,因为最终孕育出你的整个过程在宇宙中处处都在发生,比如行星的形成和进化的历程。仅在我们的宇宙中,就可能存在着1020颗处于宜居带的行星。
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1700917700 第二层多重宇宙,永远无法到达的地方
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1700917702 之前,我曾把暴胀称为“不断给予的礼物”,因为每一次你认为它不会再给出更激进的预测时,它都再一次颠覆你的想法。如果你感到第一层多重宇宙实在太大了,难以接受,那么,试着张开思维的翅膀,想象一下,假如有无穷多个第一层多重宇宙,有一些甚至拥有明显不同的物理定律,你的脑袋会不会一个变成两个大?然而,安德烈·林德、亚历克斯·维兰金、阿兰·古斯和他们的同事们已经告诉人们,这就是暴胀理论作出的典型预测。我们将它称为第二层多重宇宙。
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1700917704 同一个空间,许多个宇宙
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1700917706 物理学家怎能允许如此疯狂的事情存在?我们在图4-8中看到,暴胀能从有限的体积内创造出无限的体积。正如图5-3所示,我们没有理由认为暴胀不会在几个相邻的体积内发生,只要交界处的暴胀永不结束,就能由此产生出几个相邻的无限区域(也就是第一层多重宇宙)。
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1700917711 图5-3 我们用图4-8中的机制来表示永恒暴胀,假设暴胀创造出了3个无限的区域,那么,想要在不同区域间穿行是不可能完成的任务,因为暴胀不停地在你和目的地之间创造出新的空间,其速度远大于你穿行其中的速度。
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1700917713 这意味着,如果你居住在其中一个第一层多重宇宙中,你根本不可能去拜访相邻的某一个——暴胀不停地在边界区域创造出空间,速度非常快,你根本不可能穿越过去。
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1700917715 这就好像我和孩子们玩的火箭游戏,我会假装他们坐在火箭的后座上,我带着他们一起前往第一层多重宇宙的边界:
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1700917717 “老爸,我们到了吗?”
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1700917719 “还有一光年。”
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1700917721 “老爸,我们到了吗?”
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1700917723 “还有两光年。”
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1700917725 也就是说,尽管其他第二层平行宇宙与我们处于同一个空间中,但它们与我们的距离无限远,即使我们以光速前进,也永远无法到达它们。与之不同的是,其他第一层平行宇宙从本质上说是可以到达的,你甚至能去往第一层多重宇宙中任意远的地方,只要你有足够的耐心,并且拥有一台宇宙膨胀减速器[17]。
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1700917727 我在图5-3中简化了许多因素,比如忽略了空间正在膨胀。图中,我用垂直的细线将几个U形的第一层多重宇宙分开,而这里正是永恒暴胀的区域,它们膨胀得非常迅速,并且其中有一些地方最终会停止暴胀,孕育出新的U形区域。如果考虑到上述特征,会更加有趣,因为第二层多重宇宙其实更像图5-4中展示的树形结构。
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1700917732 图5-4 空间持续膨胀,暴胀零星终结,使第二层多重宇宙长成了树状结构。在树枝内的时空区域,暴胀会持续下去,而树枝间的U形区域则是暴胀结束的产物,每个U形区域都代表着一个无限的第一层多重宇宙。
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1700917734 任何暴胀的区域都会膨胀得非常迅速,但是暴胀最终将会在其中一些部分终结,形成U形区域,而每一个U形区域都是一个无限的第一层多重宇宙。这个树形结构的树枝会永远生长下去,创造出无数多个这样的U形区域——所有U形区域一起组成了第二层多重宇宙。在每一个U形区域内,暴胀的终结都将把暴胀物质转变为粒子,最终聚集形成原子、恒星和星系。阿兰·古斯喜欢把每一个第一层多重宇宙叫作“口袋宇宙”(pocket universe),因为它可以很方便地塞进这个树形结构的树枝上。
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1700917736 花样繁多!被改变了的定律
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1700917738 在本章前面部分,我曾提到,第二层多重宇宙可以包含许多不同的无限区域,而这些区域内的物理定律也不尽相同,甚至可能有着天壤之别。诚然,这听起来十分古怪,物理定律怎么可能允许不同的物理定律存在呢?关键在于,从定义上来说,物理定律可以分为基本物理定律(fundamental laws of physics)和有效物理定律(effective laws of physics)。基本物理定律无论在何时何地都是一成不变的,但它能衍生出复杂的物理状态;在不同的物理状态中,有自我意识的观察者就会推论出不同的有效物理定律。
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1700917740 如果你是一条鱼,一辈子都生活在大海里,那么你可能会错误地认为,水并不是一种物质,只是空旷的空间。人类眼中那些水所拥有的性质,比如,游泳时受到的摩擦力,都被你这条鱼误认为是基本物理定律。例如,你会认为:“一条匀速运动的鱼如果不扇动鱼鳍,就会停下来,变成静止状态。”你可能根本不知道水有3种不同的状态——固相、液相和气相。你也可能不知道,你所谓的“空旷的空间”实际上只是液相——这是描述水的方程的一个特殊解。
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1700917742 这个例子可能听起来很傻,如果一条鱼真的这么想,我们也许会忍不住嘲笑它。但是,我们人类所认定的空荡荡的空间有没有可能也是某种奇妙的介质呢?如果真是这样,我们也应该遭到嘲笑!实际上,越来越多的证据表明,这确实是事实。不止“空旷的空间”是某种介质,这种介质似乎还拥有许许多多种状态,比水的3种状态多多了,可能约有10500种,甚至可能有无数种。这就开启了一种可能性:除了弯曲、拉伸和振动,我们的空间还可能存在与水的冻结和蒸发类似的性质!
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1700917744 物理学家是怎样得出这个结论的呢?如果一条鱼足够聪明,它就能通过实验证明自己的“空间”只不过是一些遵循着数学公式的水分子。再对这些公式进行研究,它就能如图5-5中画的那样,得出这些公式的3个解,分别对应着三相,也就是固态的冰、液态的水和气态的水蒸气,即使它可能一辈子都没有见过冰山和喷着水蒸气的海底火山口。同样,我们物理学家也正在寻找着那些能够描述我们的空间及其内容物的公式。我们还没有找到最终的答案,但是我们目前所得到的近似解和水有许多相似之处——它有不止一个解(也就是相),可以描述均匀的空间。在最终答案的候选者中,弦理论是最有可能拔得头筹的那个,人们发现它存在至少10500个解。而对其他候选者(比如圈量子引力论)来说,目前也没有迹象表明它们只存在唯一的解。物理学家喜欢把一个理论可能存在的所有解的集合称作这个理论的“图景”(landscape)[18]。不同的解所具有的不同性质组成了各自的有效物理定律,但它们都是相同的基本物理定律容许范围内的不同可能性。
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