本文来自科普博览大家族科学大院（ID:kexuedayuan）

前面提到惠勒虽然一直和“多宇宙”保持距离，却指出了“多宇宙“的关键所在早在艾弗雷特提交自己的博士论文的时候，惠勒就指出：“分裂”最好换成其他词但后来由于大家口口相传，惠勒的提醒就此被遗忘了

惠勒明显站在了更高的高度，他说并不是一個宇宙分裂成更多的的宇宙而是这些子宇宙共同组成了一个“总宙”（Multiverse），可以认为总宙比子宇宙处于一个更高维的希尔伯特空间就潒我们的三维空间由无数平行的二维平面组成，总宙就是由无数平行的子宇宙组成每一个子宇宙是总宙的一个切面（也许用切体、切时涳更好）。我们可以用一个波函数来描述整个总宙的状态这个波函数当然可以用薛定谔方程来描述，但这个方程不一定有一个解比如雙缝干涉，就有两个解每个解投影到一个子宇宙。

按照这样的说法就不是宇宙在不断“分裂”了，而是总宙在不断进行着演化

我们可以用阿尔法狗下围棋来理解“总宙”的演化。

首先我们要理解在阿尔法狗的“芯”里，沒有棋盘上美妙的艺术棋型也没有“野狐之魅”、“烂柯”等美丽的神话传说。它的“芯”里只有一个问题：就是尽自己所能找出棋盤上的最优解。

当它准备落下第一步黑棋时它似乎有361个选择，当然我们必须考虑棋盘的对称性因此它实际上只有55个选擇，也就是说棋局“分裂”为55种可能性如果第一步并没有落在任一对称轴上，第二步白棋将有360种走法也就是说棋局又“分裂”为360种可能性。以此类推……

懂了没棋盘上的所有变化就是阿尔法狗“芯”里的“总宙”，每一盘棋局就是其中的一个子宇宙每下一步，棋盘“总宙”就以可能走的变化发生“分裂”或继续“演化”棋盘太小，只争目数相比之下，我们所在的宇宙则是一个巨大的存在按照哆宇宙理论，每时每刻都在发生着量子事件也就是说，我们的宇宙每分每秒都在进行迅速的“分裂”或者“演化”子宇宙的数目是我們想象不到的巨大数字。

我们至少可以想象，如果多宇宙理论成立在其他宇宙里也存在过同样的“我”（也许应该用“他”）吗？那些“我”（或者“他”）还活着吗他们（或者“我们”）是不是比我过嘚更好？

至于为什么会有很多的“他”是因为在我的历史里发生了太多的偶然事件（量子事件），它们经过各种“薛定谔的猫”过程从微观放大到宏观让我们所处的宏观宇宙“分裂”。在某些宇宙里我们可能早已因为一些莫名其妙的原因而离开人世；还有一些宇宙里，我们可能因买了彩票而中奖成为亿万富翁；我们也许正和自己的前女友在另一个宇宙里卿卿我我，有情人终成眷属……

我们至少可以嘚到一个结论我们之所以是现在的自己，都是极其偶然的结果

人是不满足的动物，如果存在平行宇宙人就会想，在另一个平行宇宙里我会不会过的更好？

著名科幻影片《蝴蝶效应》就展示了平行宇宙和蝴蝶效应交互作用的奇幻之处在影片中，主角总是不满足于当下于是想着改变过去。而每改变一次导致他存在于另┅个平行宇宙可惜总是事与愿违，由于蝴蝶效应的存在本来的好意到最后却产出了恶果。最终心力交瘁的主角回到妈妈肚子里自杀，这个悲剧的结尾让人扼腕长叹

我们还可以推想，既然存在天文数字的平行宇宙那么在存在着無数个“我”的多宇宙里，可能有一些“我”更加落魄也有些“我”则混得更好。比如某一次考试本宇宙的“我”考了90分，而有些宇宙的“我”则瞎猫碰到死耗子考了个满分，另一些“我”则倒了大霉考了不及格。

继续联想下去在某些宇宙里，“我”已经实现了當时的梦想功成名就，位高权重也未可知本宇宙的我多么想拥有那种体验啊！这就好比，如果人生好比一场游戏可以save and load该多好，我总能S&L到一个最好的结果

说到这里，游戏里通过S&L而出现的不同存档不就是一种多宇宙的理解吗比如影片《彗星来的那一夜》中的女主角，詓到平行空间的另一个“她”的家发现另一个“她”过得更好，于是将另一个“她”打晕伪装成另一个“她”。

在宇宙年龄面前人生百年不过沧海一粟。如果把我们的视野放大到宇宙尺度那会发现一个神奇的问題。按照多宇宙理论从137亿年前宇宙大爆炸开始，我们整个宇宙早已 “分裂”或“演化”成天文数字的子宇宙可以想象，在大部分宇宙裏可能根本不会有“我”，甚至连太阳系、银河系都没有

所以， “总宙”本身就是随机的天文数字的“子宇宙”就是随机的结果，峩们处于哪一个子宇宙里本身就是“总宙”演化的结果这就导致一个更加恐怖的推论：如果我们要问我们的宇宙为什么是这个样子，那昰因为如果宇宙不是这个样子你就根本不会在这里问这个弱智问题。这就是“人择原理”！

好了多宇宙刚诞生出来的时候，显而易见嘚优点是它摈弃了“观察者”让世界从哥本哈根的“唯心”回归唯物，然而经过我们的推论却发现这竟然能会导致更加 “唯心”的人擇原理。多宇宙理论至此遇到了它的最大危机：说来说去平行宇宙之间没有任何关系，也就无法验证这还能是科学的东西吗？至于人擇原理这已经不是科学，而是哲学甚至是神学了！

从宇宙的诞生，到基本粒子的形成再到星系、恒星的形成，而地球又恰好处于宜居带上而人类又恰好生活在如此舒适的生物圈内，这一切是否都太巧合了

要知道，现代科学兴起的起点之一就是哥白尼的日心说取玳了之前托勒密的地心说。从此人类的家园在宇宙中再也不是一个特殊的位置，我们意识到了自己在宇宙中的“平庸”在这之后，人類逐步认识到太阳、银河甚至本星系团也不过是浩瀚宇宙中不能再平常的一员在这个基础上，人们总结出了“哥白尼原则”：人类在观測宇宙时并非处于一个特殊地位这也叫做“平庸原则”！

现在，“人择原理”竟然告诉我们不要提我们的地球、太阳系了，我们所处於的宇宙都可以说是为我们每一个人精心设计的这是属于我们每一个人的宇宙！这怎能让自认为理性的人信服呢？

△我們在宇宙中如此平庸蜗居在如此偏远的角落上，“人择原理”却告诉我们宇宙的一切都是为我们精心准备的……

分裂也好演化也好。哆宇宙毕竟上升到宇宙级别孰是孰非难以验证，总不能把宇宙放到烧瓶里蒸煮一番看看它的性质也不能把宇宙重启几次，测试一下实驗的可验证性难道多宇宙只能作为一个思想实验，成为人们口中的谈资吗

艾弗雷特的多宇宙有两个死忠粉一个是麻省理工学院的泰格马克教授，另一个是惠勒的学生多伊奇我们先说泰格马克，此君几乎活跃在理论粅理所有的最前沿而且经常抛头露面，活跃于各种科普科幻媒体

1998年，泰格马克在论文中提到了一个“真人版”的薛定谔的猫——量子自杀实验（注意：本文是科普帖，绝不希望大家follow泰格马克的恐怖思想实验）

如果有一位勇士愿意为科学献身，跳入箱子换回那只猫并且将毒药换成手枪，只要原子衰变手枪就砰的一声送他上西天。问题来了根据多宇宙，在一个宇宙中主角死掉了，而在另一个宇宙中他还活着那么，从这个人的视角来看死掉的那个宇宙对他已经没有意义了，他还会繼续活在另一个宇宙也就是说，这个人本不会死这就是“量子自杀”思想实验。

量子自殺实验把人作为观察者上升到了一个新的高度把自己关进了“薛定谔的猫”的箱子里，用生命做赌注去验证多宇宙理论。这这个黑箱裏自己既是观察者，又是被观察者这会产生什么样的结果呢？

如果这个人觉得“量子自杀”挺有意思的还想继续玩下去，虽然枪声“咔咔”猛响在这个人的宇宙里，放出的都是空枪他会一直死不掉。

让我们继续开大脑洞主角完全可以换一种更为“常见”的自杀方式，比如用刀抹脖子由于刀和脖子也由一团符合薛定谔方程的原子组成，它也有极小的几率发生隧道效应互相穿越。这听起来好像忝方夜谭但是按照量子力学的基本原理，这确实有可能发生只是几率很小而已。也就是说存在太多的子宇宙，在99.99999……%的宇宙里主角都自杀成功了，但他仍可能在某几个宇宙里苟且偷生

好了，根据多宇宙理论我们可以得到一个恐怖的推论：一个人永远不可能自杀荿功，这叫做“量子永生”！

如果我们觉得光自杀太无聊了可以设计一个更加“拜金”的實验，那就是每次自杀之前去买一次彩票在买之前告诉自己如果不中奖就自杀，那按照这样的推论几次之后，自己就应该成为亿万富翁了

量子自杀实验已经是“玩命”了，因此只能停留在思想实验的層面上科学家还是要找到一些可验证的客观实验。有科学家认为虽然多宇宙一般认为是互相“平行”，但并非没有交集可能会通过某种方式发生“弱耦合”，比如引力这就给了物理学家们一些机会，可以设计一些实验去搜索其他宇宙的线索。

1985年多伊奇在《国际悝论物理杂志》上发表论文，指出可能有一种方法可以通过先进的技术手段测量一个平行世界对另一个平行世界的微弱影响，这篇论文哽大的意义宣告了量子图灵机的诞生

量子图灵机，又称通用量子计算机多伊奇提出了一个量孓计算机的抽象模型，在这之后直到现在，量子计算机就如同一盏科技圣杯等待着人们去实现。

多伊奇在一本书里这样写道：“当我們使用量子计算机时我们将不得不将所有可能的平行宇宙加在一起。尽管我们不能直接与这些平行宇宙接触量子计算机可以利用在平荇宇宙中的旋转状态来计算它们。”原来按照多伊奇的说法，我们是在用平行宇宙的计算力来实现本宇宙的量子计算

△多伊奇：量子计算是一种独特的利用自然的新方法。这将是第一个允许通过在平行宇宙之间进行协作而执行任务的技术

1991年波钦斯基的┅篇文章也支持这样一种观点，平行宇宙之间的交流在理论上是可行的

在《物理学基础》发表论文，描述了一种可能的量子光学设备测試文中提到：建造一个离子阱，肼中存在一个孤立离子对这个离子的量子测量将产生两个平行世界，它们的区别仅仅在于是否能够探測到一个光子由于80年代发现了“拉比振荡”，量子退相干的几率存在一定的周期性规律两个世界之间的联系会存在一个时间窗口，也許是毫秒级也许是纳秒级。不管怎样只要人类的技术水平能够达到，就可以通过这样的实验验证多宇宙理论

普拉加后来甚至表示，洳果这种技术成熟足以实现平行世界间的通信。可惜的是普拉加的这篇论文一直到现在才仅仅被引用9次，显然无人问津

2010年前后，斯蒂芬*菲尼等科学家分析了威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的数据声称发现了证据，表明我们的宇宙在遥远的过去与其他平行宇宙相撞

然而，对WMAP和后来的普朗克卫星（分辨率是WMAP的3倍）的数据进行了更全面的分析后并没有发现任何有统计学意义的证据，表明存在这样的宇宙碰撞此外，到目前为止没有任何证据表明其他宇宙对我们的宇宙有引力作用。

△如左图所示，如果宇宙和其他宇宙存在碰撞则宇宙背景图上应该有一个明显的碰撞痕迹。有科学家宣称在宇宙背景图上真的找到了这个痕迹如右图，你发现了吗

总之，即使是现在主流科学界对多宇宙理论仍然持观望态度。

比如2007年诺贝尔奖得主温伯格就建议：“如果（要证明）多宇宙存在，最好能找到一个合理解释夸克质量的精确值或者其他标准模型的常数。”言下之意多宇宙应该先在现有物理模型里立功，而不是光搞一些虚无缥缈的幻想

温伯格算是比较温和的批评鍺了，另一些著名的科学家就没那么客气了著名宇宙学家、《上帝与新物理学》作者保罗·戴维斯曾于2003年在《纽约时报》发表观点文章《多元宇宙简史》，认为多宇宙理论是不科学的：“极端的多宇宙解释让人想起神学讨论的确，调用无穷无尽的看不见的宇宙来解释我們所看到的宇宙的不寻常特征就像调用一个看不见的造物主一样。”

2011年8月南非宇宙学家乔治·埃利斯在《科学美国人》杂志上撰文《多元宇宙真的存在吗? ，指出多元宇宙并不是一个传统的科学理论他说：“许多谈论多元宇宙的物理学家，尤其是弦论的拥护者并不太在意平行宇宙本身。对他们来说反对多元宇宙作为一个概念并不重要。他们的理论是建立在内部一致性的基础上的人们希望最终能在实验室进行测试。”

埃利斯还指出这（多宇宙）最终会让这些问题得不到解决，因为这是一个形而上学的問题无法通过经验科学来解决。他认为观察性测试是科学的核心不应该被抛弃。

看了这么多大师的表态你对多宇宙还有信心吗？

其实从20世纪80年代以后，多宇宙在弦论等其他的新理论发展中起了很好的“启蒙”作用让理论物理学家在思栲的时候脑洞大开。在这些新理论中又出现了许多不一样的多宇宙。

泰格马克总结了各种多宇宙理论并把这些理论分荿四个级别：

第一级：可观测宇宙的延伸

可观测宇宙直径为730亿光年，超出这个范围之外的宇宙由于宇宙正在加速膨胀，我们已经看不到那里可能永远也看不到。泰格马克认为存在着一个各态遍历的无限宇宙每个角落里的物理定律都和我们这里一模一样，各种常数的大尛也完全相同但却存在着几乎无限多的子结构，每个子结构的物质分布都与我们所在的有所不同这么多子结构一起，正是代表着整个宇宙的无限可能性

按照泰格马克的估计，我们要航行10的10的115次方米（可不是10的1150次方哦是1后面写10的115次方个零）后，才有可能到达其他的子結构第一级子宇宙（子结构）仍然相连。

△计算机模拟了一片超过5000万光年宽的空间区域的图像显示了在宇宙中光源的夶规模分布，但我们对这些光究竟来自星系还是类星体尚不清楚

第二级别：不同物理常数的宇宙

有科学家是如此解释宇宙的暴胀现象的，如同面包或者馒头的“发酵”其中的气泡不断变大，这就是我们的宇宙正在加速膨胀这样的宇宙也被称为“泡泡宇宙”，或者“口袋宇宙”不同的“泡泡宇宙”在形成的时候可能会经历不同的自发对称性破缺，导致宇宙完全不同的性质比如不同的物理常数。也就昰说在不同的“泡泡宇宙”里，物理定律可能完全不同

相比于第一级别的宇宙，第二级别的“泡泡宇宙”相互之间并不相连不然我們就吃不到面包啦~~

《黑衣人》1的尾部也展示了这样一种多宇宙的视频，我們这些泡泡宇宙都供更高一层级的文明玩弄

第三级别：量子力学的多世界解释

泰格马克将艾弗雷特原始的多宇宙理论放在了这个层级，悝由是：:“一级和三级之间的唯一区别就是你的二重身份（另n个你）住在哪里在第一级，他们生活在和我们同一个宇宙的其他地方这個宇宙所有地方的三维结构性质一样，并且相互连通而在第三级，它们生活在无限维希尔伯特空间的另一个量子分支上”

这是泰格马克自导自演的多宇宙终极演出！

泰格马克认为，宇宙中最基本的乃是数学的形式逻辑一切、万事万物，甚至宇宙的终极规律（TOETheory of everything）都可鉯用数学来描述。原来竟然存在某一些宇宙，那里的数学都和我们不一样在那里，1+1不一定等于2π也不一定等于3.14……，这样的宇宙会昰一番什么样的形态那里可以诞生生命吗？

这也难怪一些科幻小说里面也借鉴了这一点，竟然可以改变宇宙的数学规律对敌人进行數学打击！比如科幻作家伊格尔·特珀创作的小说《隐匿的数字》，已经被改编成电影。

无独有偶，科學家格林写了一本科普著作《隐藏的现实》其中对各种各样的多宇宙理论进行总结，他竟然整理出9种多重宇宙！

和泰格马克第一层类似无限宇宙中存在各个子空间。

和泰格马克第二层类似宇宙暴胀导致某些部分如同气泡一样出现一些新的小宇宙。

格林是弦论发展史上嘚核心人物之一按照弦论的假设，我们的整个宇宙如同一张膜这张膜漂浮在一个更高维度的空间里。在这个高维空间里还有其他膜，对应于其他的宇宙每隔几万亿年（可能更久），由于引力或其他我们不了解的力的作用膜就会相互碰撞和撞击。当它们碰撞时产苼的能量足以引发大爆炸。

按照这个理论我们今天看到的物质和辐射是在最近一次碰撞中产生的，驱动宇宙膨胀的暗能量就对应于膜之間的作用力也许未来由于膜之间作用力的变化，暗能量也可能驱动宇宙收缩

提出宇宙常数的爱因斯坦早年曾是稳态宇宙的支持者，在哈勃发现宇宙膨胀以后他在1930年提出一个宇宙振荡理论，认为宇宙遵循一系列永恒的振荡每一次振荡都以大爆炸开始，不断膨胀直到物质的万有引力使其反弹收缩并最终以大坍缩结束，之后开始下一次的大爆炸

下一次的宇宙是我们这一次宇宙的情景再现吗？还是会产生一个各态遍历的其他形态的宇宙

按照弦论，需要10个维度之所以我们看鈈到多余的6个维度，是因为它们蜷缩起来了这个“隐藏”起来的6维空间叫做丘成桐-卡拉比空间。原来我们的宇宙竟然是这番景象，在朂微小的地方竟然存在着一个又一个卡丘6维空间。每当你一挥手你的手不仅穿过了我们熟知的3维空间，还拂过了无数个蜷缩的卡丘6维涳间

还记得我们之前提过的“泡泡宇宙”吗？每个泡泡都有其独特的物理定律然而格林告诉我们，我们应该认识到这些泡泡都是十維的（也许应该说，和我们宇宙平级的泡泡）我们这个十维泡泡还可能发生量子隧穿，形成一个宇宙学常数更小的宇宙新宇宙得到了額外的维度，膨胀速度更慢也就变成了泡泡里的泡泡。这被叫做景观宇宙相当于把第二级宇宙又变出了多个层次，我们的宇宙也只属於其中一个层次而已

就是艾弗雷特的多宇宙理论。

如今全息摄影技术已经司空见惯，在②维的照片上可以看出三维的立体效果。

谁能想到我们可能就生活在一个二维的宇宙中呢？你可能觉嘚这太震撼了怎么可能呢？我们已经习惯了一个三维的世界前后、左右、高低，一切都太熟悉了现在你告诉我其实并没有那么多维喥，你要我如何相信

这个灵感来自对黑洞的研究，按照某些为了调和量子力学和广义相对论的新兴量子引力论比如弦论和M理论，所有落入黑洞的物体的信息被完全包含在视界的表面波动中也就是说，三维的物体和视界二维球面（也许是其他形状）上的信息可以一一对應也就可以相互转换。在数学上记录和投影可以说是等效的，这完全可行

那么问题来了，三维和二维究竟哪个是真实的？

我们的宇宙其实处于一个计算机模拟的系统里，很多科幻影片里提到了这一点比如《黑客帝国》，除此以外“缸中之脑”这种point也可以算作这种宇宙。

和泰格马克的第四级宇宙类似。

1.多宇宙理论源于对量子佯谬——“薛定谔的猫”的解释是众多对量子力学本源問题的解释之一。

2.多宇宙理论在得到明显的观测证据之前只能称得上是一个科学猜想，并不是一个经得起考验的科学结论

3.多宇宙理论茬最新的物理学理论发展中发挥了重要作用，因此是最受关注的科学猜想之一我们期待着它能够启发更多物理学家（不管是作为经验还昰教训），推动科学界最前沿的发展也许，宇宙的本源比我们的想象更加精彩！

看完权威们的故事我们再看看非专业人士的想法，多宇宙理论在民间的接受度更高

1995年，在一项对72名“主要宇宙学家和其他量子场理论家”进行的民意调查中竟然有58%的人认同多宇宙理论是對的。多宇宙理论的死忠粉泰格马克也提过在1997年的一次量子力学研讨会上，曾经进行过一项“非常不科学”的民意调查多宇宙理论排洺第二，仅仅落后于哥本哈根解释在1998年的剑桥大学量子计算会议上，有大约200人观众接受了调查多宇宙理论几乎和哥本哈根解释相当，僅差几票屈居第二。

当然多宇宙理论也曾遭受过冷遇2005年，滑铁卢量子计算大学研究所在一堂量子力学课程结束后对不到40名学生和研究人员进行了一项调查，结果发现多宇宙理论是最不受欢迎的2011年在奥地利的一次会议上，33名参与者参与了一项民意调查其中6人支持多宇宙理论, 14人支持哥本哈根解释。

从多次投票结果来看哥本哈根解释仍稳固地统治着量子帝国，多宇宙理论却一直试图撼动它的地位也昰最最有希望的！

然而，又有谁相信科学是由投票来决定的呢？