多重宇宙是科学吗？

汤姆·西格弗里德（TomSiegfried）

我们不能直接检验多重宇宙，但它是基于其他可以验证的理论的预测结果。　　　　　　　　　　　　　视觉中国　❘图

★关于多重宇宙是否存在的争论由来已久，现在，宇宙学的进展能让我们重新审视这个问题。

19世纪末，奥地利物理学家、哲学家恩斯特·马赫曾公开否认原子的存在。他讽刺地问那些原子的拥护者：“你们见过原子吗？”今天，许多科学家也在用相似的态度嘲讽着一个观点——我们所见的宇宙并非单独存在，它只是多重宇宙“泡泡”中的一个。

多重宇宙理论的反对者认为，我们无法看到其他的宇宙，因此这个理论无法被证明。此外，他们还认为用多重宇宙理论来解释现实，明显违背了奥卡姆剃刀理论（Occam's ra-zor）。奥卡姆剃刀理论认为简单的解释优于复杂的解释。但马赫对原子的看法，毫无疑问是错误的。

综观历史，反对多重宇宙的人总会被证明是错误的。事实上，最早提出多重宇宙的正是提出原子论的古希腊哲学家留基伯（Leu-cippus）和德谟克利特（Dem-ocritus），他们认为原子理论需要一个无限大的宇宙。然而，亚里士多德（Aristotle）坚定地认为逻辑上只需要一个宇宙。这个观点一直持续到了1277年，当时的巴黎主教认为这个观点否定了上帝的力量，宣布将传授亚里士多德观点的学者逐出教会。随后，争论又持续了几个世纪。

到了16世纪，哥白尼（Co-pernicus）彻底改变了这个问题的争论方向。不同于亚里士多德的宇宙模型（地球在中间，周围的天体位于绕地球运行的球面上），哥白尼把太阳放在中心，而行星（包括地球）位于绕太阳运行的轨道上。在这个“太阳系宇宙”中，恒星都位于绕太阳系运行的球面上。不久后，英国人托马斯·迪格斯（Thomas Digges）重新绘制了哥白尼的宇宙图像：恒星离太阳系远近不同，而不是固定在一个球面上。这也增加了太空中存在多个太阳系宇宙的可能性。

后来，科学家通过望远镜发现，大量的恒星在一个距离较远的区域中聚集成了一个圆盘状结构——银河系。正如哥白尼证明地球只是“太阳系宇宙”的一部分，太阳系也只是银河系众多“宇宙”中的一个。宇宙的定义再次被改写：它是一个被虚空包围、由恒星组成的巨大圆盘。

但在银河系之外，还存在一些被称为星云（nebulae）的模糊斑点。19世纪40年代，美国天文学家奥姆斯比·麦克奈特·米切尔（Ormsby MacKnight Mitch-el）将它们描述为宇宙岛（Island Universes）。但此后，多重宇宙的观点再次遭到了嘲笑，一度被抛弃、遗忘。直到1924年，埃德温·哈勃（Edwin Hubble）发现，一些模糊的星云（如仙女座星云）确实是像银河系一样巨大的宇宙岛。哈勃最先提出了当今宇宙的定义：宇宙就像在时空中不断膨胀的气泡，由数十亿个类似银河系的星系组成。

20世纪80年代，一种有关宇宙形成的新解释——暴胀宇宙学（inflationary cosmology）为多重宇宙的争论提供了新观点。如果在宇宙大爆炸后，宇宙极其快速地膨胀（暴胀），那么这个过程可能会在其他地方重演。如果暴胀理论被证明是正确的，那么我们的宇宙将只是众多宇宙泡泡中的一个。

当然，这并不意味着多重宇宙一定正确。但多重宇宙的反对者仅因为无法验证就认为它的存在不科学，这种说法明显是错误的。虽然我们不能直接检验多重宇宙，但它是基于其他可以验证的理论的预测结果。事实上，尽管暴胀宇宙模型还没有完全建立，但它已通过了许多检验。

另一方面，其他宇宙的存在在理论上也并非完全不可观测。如果另一个宇宙与我们的宇宙相撞，从宇宙大爆炸残留的宇宙微波背景辐射中，我们有可能找到明显的痕迹。即使没有这类直接证据，多重宇宙的存在还可以通过间接方法推断，就像1905年爱因斯坦通过分析液体中悬浮粒子的随机运动，证明了原子的存在一样。现在，科学家已经能够利用扫描隧道显微镜产生的图像真正“看见”原子了。

至于奥卡姆剃刀原理，我们能查阅到一个历史事实：在14世纪，哲学家威廉·奥卡姆（William Occam）不仅提出这一原则，他还是多重宇宙理论最热切的支持者。

（Scientific American中文版《环球科学》授权南方周末发表，高宏翻译）