2021年09月25日 10:50
【科學快訊】
文章來源於新發現雜志
它們隱藏在宇宙深處，它們將撼動我們對於宇宙的認識……我們的世界也許在誕生之初就與一些平行世界有過親密接觸，並留下了至今仍可觀察到的痕跡。一場目眩神迷的探尋之旅即將展開。
我們所認知的世界的最終邊界在哪裏？
太陽系冰冷的外圍恐怕遠遠算不上，它肯定在整個銀河系之外，在所有星系之外……或許這個最終邊界也只不過把我們的世界和另一個世界分開……
你被繞暈了？然而，宇宙學家對這個理論卻十分重視。
這些研究宇宙結構的科學家不再認為我們所認知的世界——這個在大爆炸的能量推動下無限膨脹的世界——就是宇宙的全部。相反，他們提出，很可能還存在著許多這樣的世界——所謂的「泡沫宇宙」，而全部「泡沫宇宙」則構成了宇宙的整體。
什麼，誇誇其談查無實證？你落伍了，宇宙學家認為很快就有希望看見這些外面的世界！這可能嗎？我們並不知道世界的邊界在哪裏，又如何能看到「邊界之外」呢？沒錯，辦法真的存在。
只是在開始這場前往其他世界的探險之前，我們得先熟悉一下理論。你將會看到，這個熟悉過程本身就充滿刺激……
起初，研究人員引入泡沫宇宙的概念是為了回答一個非常有趣的問題：「宇宙為何存在，為什麼不是一片虛無呢？」這似乎更像一個哲學問題，而不是科學問題。然而對於物理學家來說，這個問題提的非常合理。
因為他們的研究越深入，就越覺得奇怪：如果物理常量不是如今這些數據，那麼一切組成這個「世界」的元素——恒星、行星，甚至我們自己就都不可能存在。
這些常量你一定也知道一些，如光速（299792458 米/秒）、電子質量（9.109×10^-31千克），還有粒子物理的基礎普朗克常數（6.62606957×10^-34 焦·秒）。改變任何一個數字試試，哪怕是小數點後非常遠的一個數字——嘩啦！一切的一切土崩瓦解。原子都無法再組構了，更別提我們自己，也別想什麼恒星了……
總之，仿佛這些物理常量就是專為我們這個世界存在而設似的。看來我們運氣好，在宇宙彩票唯一一次開獎時，即137億年前宇宙大爆炸之時，抽中了大獎！
宇宙彩票的頭獎獲得者？
顯然，這個彩票理論不怎麼令人信服。但萬一有過不止一次「開獎」呢……泡沫宇宙理論就這樣進入了科學家的視野。或許一些與我們的世界十分相像的世界不斷地由時空泡沫——就像水沸騰時浮現的氣泡——「孵化」而成……
物理學家說的量子真空並非真的空空如也。其實量子真空中充滿著微粒，只不過這些微粒處於能量最低的狀態，從某種程度上說，是「休眠」的狀態，我們看不見也摸不著，除非有一天能量波動將它們喚醒，使它們脫離量子真空。
每出現一個氣泡就代表著一次宇宙大爆炸。起初，「氣泡」只是蘊含著一股龐大的能量，由其特有的一些物理常量所支配。
如果這些物理常量無法導致形成一個和諧的物理系統，那麼「氣泡」就會在誕生10^-35秒後消失得無影無蹤，回歸物理學家所謂的「量子真空」狀態。相反，如果這些常量正好合適，那麼暴脹的程序就會啟動。
暴脹指的是空間的急劇擴張，天體物理學界對其確切機制仍有爭議，但有一點可以確定，這種膨脹的幅度是人們聞所未聞的，打個比方，就相當於一枚一元硬幣一轉眼就擴大到銀河的千萬倍大小！
追溯到世界誕生之初
我們的世界很可能就是這樣伴隨著我們熟知的常量誕生的。而大爆炸以及與之相關的「零」時刻只跟它本身有關。
沒有必要再問大爆炸以前有什麼，答案是：大爆炸以前有其他大爆炸，在其他地方。而就在你閱讀這幾行字的時候，或許半打世界已經通過大爆炸誕生了！
只不過，誰知道呢，或許它們電子的質量是我們的3倍；一些理論物理學家認為，只有光速才有可能在不同世界中始終保持不變。
因此，這些「可能」的世界也許與我們的世界大不相同。比如，我們可以想象這些世界裏只有最基本的微粒，而這些微粒從未能形成原子。可以確定的是，這些世界過於「奇怪」，以至於永遠不可能進入我們的觀察範圍，這就更凸顯出那些試圖「看見」它們的宇宙學家功績卓絕了。
其實，他們所有的希望都基於一張特別的空間照片——就是在我們頭頂上150萬千米處，「普朗克」空間望遠鏡一直准備著的照片：這是人類迄今能夠獲取的這個世界最古老的影像，它帶我們穿越回138億年前！
我們知道，光並不是瞬時到達的，而是以299792458米/秒的速度運動著。因此我們看到的世界從來都不是當下時刻的，而有輕微的時差。顯然，當你看到就在身邊發生的一切時，這個時差是微乎其微的，差不多十億分之一秒。
然而，當你看月亮的時候，時差就增長到約1秒；至於太陽，你看到的其實是它8分鐘前的景象，以此類推，看得越遠，追溯的時間就越長，與銀河系非常相像的仙女座星系向我們展示的就是它255萬年前的樣子……
像這樣往前追溯，可以一直追溯到什麼時候呢，直到宇宙大爆炸嗎？不完全是這樣，因為我們的世界並非在誕生之初就會發光，雖然光子（組成光線的微粒）已經大量存在，但是這時我們的世界還非常小，密度非常大，光子剛被某個高度活躍的粒子拋出，就立即被其他粒子捕獲了！而當空間擴張到足以使這些光子逃逸的時候，大爆炸已經過去了38萬年。
這些從能量和物質的一片混沌中逃逸而出的光子組成了我們世界的第一幅景象——宇宙學家稱之為「宇宙微波背景輻射」。這幅最原始景象中的藍點、黃點、紅點就源自上述百億年前的光子，只不過這裏是將它們的能量轉化為溫度來顯現的。
我們如今采集到的光子可謂「無精打采」，溫度只有-270.7℃左右——不用大驚小怪，這些光子穿越了整個可見的宇宙，消耗能量也很正常。而宇宙學家感興趣的正是它們長途旅行的經曆，因為在這漫長的旅途中，這些光子記錄下了我們世界的曆史……而倘使我們的世界與另一個世界有交集的話，這些光子也必定記錄下了兩個世界的「碰撞」。
想象一下，比如說另一個泡沫宇宙在我們世界旁邊膨脹了（見下方示意圖），一段時間過後，兩個「泡泡」必定會相觸。然而，這兩個世界在相遇時很有可能處於不同的溫度，因為它們膨脹的過程是完全分開的，這一溫差將導致「溫度的不連續性」。
它們相遇了！研究人員追蹤的正是這一時刻。
他們希望在宇宙微波背景輻射中發現兩個世界接觸的證據。
這兩個世界相互融合，直到最終合成一個世界，就是我們現在的世界！
就好比把一杯冷水倒入一杯熱水，如果你觀察熱水杯裏的情況，你會看到在冷水與熱水接觸區域形成一條痕跡——這就是所謂「不連續性」。
隨後這條痕跡逐漸消失，不同溫度區域達成平衡。相對於我們的世界而言，另一個世界就是一杯冷水或是熱水，而這杯冷水（或熱水）正是天體物理學家探索宇宙背景輻射時希望找到的東西。
更確切地說，他們要找的是一個圈，是兩個球面交匯的痕跡。這個圈可以證明兩個世界曾經接觸，隨後互相融合，溫度取得平衡，最終成為同一個世界——我們的世界。
世界會相互融合……或者分崩離析！
沒錯，世界有可能兼並融合！
可從另一個角度來說，這很恐怖。泡沫宇宙不是不一定擁有相同的物理法則嗎？既然如此，世界的融合又怎麼可能成功呢？科學家的回答是，如果這種融合存在，那麼它必定沒有造成巨大的傷害，否則我們就不可能在這裏談論這件事了。
不過那些參與合成我們如今這個世界的泡沫宇宙很可能有著非常近似的物理法則。而且，既然它們從量子真空中噴發出來的時候，相互之間的距離很近，那麼它們的物理特性也可能非常接近。
相反，如果接觸到的是一個遙遠的泡沫宇宙，那麼兩個世界天差地別的物理常量可能會造成爆炸性的結果：物理學家預測，所有物質將在瞬間分崩離析……
不過也別杞人憂天，再重申一遍：如果能證明我們的世界確實曾與另一個世界融合，那麼這一融合的過程必定是平緩的，因為我們還活著在談論這件事兒呢！而且以上純屬理論推測。
即使我們確實在宇宙背景中觀察到了類似接觸面的「圈」，物理學家也會提出除平行世界之外的其他解釋，一一檢驗並排除這些假設將耗去很多時間。但這些付出物有所值，或許我們就將從此拋棄「單一」的宇宙觀，轉而相信「多元宇宙」！
