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来源: 《平行宇宙》

科学家曾以怀疑的眼光审视平行宇宙这一思想，因为它太神秘、太夸张和太离奇了。任何敢於研究平行宇宙的科学家都会受到嘲笑和伤害他的事业生涯，因为即便是现在也没有实验证据证明它的存在。

但是，近年来潮流急剧改变，本星球杰出的思想家都在极为兴奋地探讨这一课题。这种突然的转变是由於一个新的理论，「弦理论」的出现，它的最新版本叫做「M理论」。该理论让我们不仅有可能揭示多元宇宙的性质，还让我们能「解读上帝的心思」，正如爱因斯坦曾经雄辩地指出的那样。

如果这一理论证明是正确的，这将代表过去两千年自希腊人首先开始探索单一的、一致的和全面的宇宙理论以来的物理学研究的最高成就。

关於弦理论和M理论所发表的论文数量是惊人的，有几万篇。关於这个课题举办了几百次国际会议。世界上每一个主要的大学或者有一个小组在研究弦理论，或拼命地想认识它。尽管此理论不能用我们今天薄弱的仪器来检测，它仍然激发了物理学家、数学家、经验主义者的极大兴趣。他们希望能在将来利用外太空强大的重力波检测器和巨大的原子对撞机检测此理论的正确性。

最终，此理论可能回答自大霹雳理论提出以来一直困扰宇宙学家的问题：在大霹雳之前发生了什麽？

Source from Matthew Roth

这要求我们运用物理学知识的全部力量，运用几个世纪以来所积累的每一个物理发现。换句话说，我们需要一个「万物的理论」，一个包括驱动宇宙的各种物理力的理论。爱因斯坦花费了他生命的最後三十年追寻这种理论，但他最终未能成功。

目前，能够解释控制宇宙力多样性的最重要的（和唯一的）理论是弦理论，或者它最近的化身M理论。（M代表「膜」，也包含「神秘」、「魔法」甚至「母亲」的意思。尽管弦理论和M理论基本上是相同的，但M理论是一个更神秘的、更完善的、统一各种弦理论的框架。）

自古希腊以来，哲学家就已推测：最终组成大块物质的可能是微小的叫做原子的粒子。今天，用我们强大的原子对撞机和粒子加速器，我们已经能够将原子分裂为电子和原子核，原子核又可分裂为更小的次原子粒子。但是我们找不到一个优雅的、简单的框架，从加速器发现的是几百个次原子粒子，名字也很奇怪，如：微中子、夸克、介子、轻子、强子、胶子、W玻色子，等等。很难相信，大自然在它最基本的层次上会产生这麽多令人糊涂的奇异的次原子粒子群。

弦理论和M理论是根据一个简单的和美妙的思想，即构成宇宙的让人困惑的各种次原子粒子，类似於可以在小提琴琴弦上演奏的音调，或在鼓膜上演奏的鼓点。（「弦」和「膜」不是普通的弦和膜，它们存在於第10维和第11维超空间。）

传统上，物理学家把电子看做是无限小的点粒子。这意味着物理学家不得不为他们发现的几百种次原子的每一个引进不同的点粒子，结果造成十分混乱的局面。但是根据弦理论，如果我们有一个超级显微镜能够探测到一个电子的心脏，我们将会看到它根本不是点粒子，而是一个很小的振动的弦。只是因为我们的仪器太粗糙，它才看上去是一个点粒子。

这些很小的弦依次以不同的频率振动和共鸣。如果我们拨动这个振动的弦，那麽它就会改变模式，变成另一个次原子粒子，如夸克粒子。再把它拨动，它又将转变成微中子。用这种方式，我们可以将众多的次原子粒子解释为不是别的，而是弦的不同音调。我们现在可以将实验室看到的几百个次原子用一个单一的弦这个物体来代替。

用这个新的词汇，经过几千年的试验仔细构造的物理学定律不是别的，只是人们为弦和膜书写的协调规律。化学定律是人们可以在这些弦上演奏的悦耳音调。宇宙是弦的交响曲。爱因斯坦意味深长地所谱写的有关「上帝的心思」是整个超空间的宇宙音乐共鸣。（这又产生了另一个问题：如果宇宙是弦的交响曲，那麽有作曲家吗？我在後面的第十二章讨论这个问题。）
宇宙的终结

WMAP不仅让我们更精确地看到早期的宇宙，它也给出我们的宇宙将如何死亡的最详细图片。正如神秘的反重力在创世之初将星系推开一样，这同一个反重力正将宇宙推向它的最终命运。以前，天文学家认为宇宙的膨胀正逐渐减慢。现在，我们认识到，宇宙的膨胀是加速的，星系正以不断增加的速度飞快地离开我们。

构成宇宙物质和能量百分之七十三的同一个暗能量正在加速宇宙的膨胀，以日益增加的速度将星系推开。太空望远镜研究所的亚当．里斯（Adam Riess）说：「宇宙就像一个见到红灯减慢速度的驾驶员，当红灯变成绿灯时踩油门加速前进。」

除非有什麽意外的事情发生使这个膨胀过程逆转，在一千五百亿年内我们的银河系将变成一个孤岛，99.99999%的银河系附近的星系将跑到可见宇宙的边缘之外。夜晚天空中熟悉的星系将跑到离开我们如此遥远的地方，以致它们的光线永远也不能到达我们。

这些星系本身不会消失，但它们离得太远，我们的望远镜不能再看到它们。尽管可见宇宙包含大约一千亿个星系，但在一千五百亿年後仅能见到局部超星系团中的几千个星系。在更加遥远的将来，只有由三十六个星系组成的本地星群构成整个可见的宇宙，几十亿个星系将漂出地平线的边缘之外。（这是因为本地星群的重力足以克服膨胀力。反过来说，当遥远的星系离开视野，生活在这个黑暗世纪的任何天文学家可能根本检测不到宇宙的膨胀，因为本地星系群内部不膨胀。在遥远的未来，第一次分析夜晚天空的天文学家可能认识不到有任何膨胀，於是得出结论说：宇宙是静态的，仅由三十六个星系构成。）

如果这个反重力继续下去，宇宙将最终死亡，形成大冻结。由於深层空间的温度趋於绝对零度，分子本身都很难运动，宇宙中的所有智慧生命最终将被冻死。在几兆的几兆年之後，星星将不再发光，它们的核火因燃料耗尽而熄灭，夜晚的天空将永远是漆黑一片。宇宙膨胀留下来的仅仅是由矮星、中子星和黑洞构成的寒冷的、死亡的宇宙。更远更远的将来，黑洞本身也将蒸发掉它们的能量，留下一个无生气的由漂浮基本粒子颗粒构成的寒冷的雾。在这样一个荒凉的寒冷宇宙中，任何可以想像的生命形式实际上都是不可能的。在这样一个冻结的环境中，热力学的铁则不允许有任何资讯传递，所有的生命必然灭绝。

在十八世纪就有人开始认识到宇宙最终将可能冰冻而死。查理斯．达尔文（Charles Darwin）在评论物理学定律似乎注定了所有智慧生命必将灭亡这一令人沮丧的结局时，写道：「我相信在遥远将来的人类，比起现在将是更加完善的生物，一想到人类和所有其他有知觉的生物，在这个长期持续的缓慢过程中注定要完全灭绝，让人不能忍受。」不幸的是，从WMAP卫星得到的最新资料似乎证实了达尔文的担忧。
逃往超级空间

物理定律决定了宇宙间的智能生命将注定面临死亡。但是也有演化定律，当环境改变时生命可以适应环境而生存下去，或者死亡。因为生命不可能适应因冻结而死亡的宇宙，因此为了避免死亡唯一的选择是离开我们这个宇宙。当宇宙面临最终死亡的时候，几兆年後的文明是不是有可能具备了必要的技术，乘坐太空「生命之船」离开我们的宇宙，漂向另一个更年轻、更温暖的宇宙呢？或者是不是他们能够利用超级技术构建「时间弯曲」，返回到过去他们自己的那个更温暖的年代呢？

另一个极端的构思是：有些物理学家提出了一些似乎可信的计画，利用可利用的最先进物理学，提供最现实的空间入口或通往另一个宇宙的通路。当物理学家计算人们是不是可能利用「外来的能量」和黑洞，找到通往另一个宇宙的通道时，全世界物理实验室的黑板上充满了抽象的方程式。几百万年到几十亿年以後的文明是不是能在技术上开发出已知的、进入另一个宇宙的物理定律呢？

剑桥大学的宇宙学家史蒂芬．霍金（Stephen Hawkin）曾俏皮地说：「虫洞，如果存在的话，会是快速太空旅行的理想通道。你可以穿过虫洞到星系的另一侧，然後赶回来吃午餐。」

如果「虫洞」和「空间入口」尺寸太小，无法让大批的人离开我们的宇宙，那麽还有另一个选择：将高级智慧文明的总讯息量缩减到分子级别，让它们通过通道，然後在另一端重新自我装配。用这种方式，整个文明可以将它的种子通过空间通道，然後重建它的光辉。超空间不是理论物理学家手中的玩物，在宇宙面临死亡时，它是拯救智能生命的最终途径。

但是要完全理解这些内容的含义，我们必须首先了解宇宙学家和物理学家是怎样经过千辛万苦才得到这些令人吃惊的结论的。在《平行宇宙》这本书中，我们将审阅宇宙学的历史，几个世纪以来在这个领域所产生的矛盾，最後阐述与所有实验资料相符合的暴胀理论，以及我们不得不接受的多重宇宙的概念。

平行宇宙–正封面

本文摘自《平行宇宙》。本书由暖暖书屋出版社出版

关键词: 宇宙