对于第一层平行宇宙是什么样的,张晓辰也曾走过自己的见解和认知。
对世界的物理描述传统上分为两部分:初始条件,以及决定初始条件如何演化的物理定律。住在第一层平行宇宙的观察者和我们观察到完全相同的物理定律,但初始条件却和我们所在的哈勃体积中的不同。
比较看好的理论认为,初始条件(早期的密度和不同类物质的运动)由暴胀时代的量子波动所产生。量子力学形成了实际上是随机的初始条件,产生了被数学家称为遍历随机场(ergodicrandomfield)所描述的密度波动。
遍历意味着,如果你假想一个许多宇宙的集合,每个宇宙都有着自己随机的初始条件,在一个给定提及范围内出现各种结果的概率分布,和你在同一个宇宙的不同体积取样得到的概率分布是一样的。也就是说,任何在原则上可以发生在这里的事情,在其他的某个地方实际上就会发生。
暴胀实际上导致了所有概率不为零的可能的初始条件,最可能的是那些波动在10-5量级,均匀分布的初始条件。这些波动被引力聚集(gravitationalclustering)过程加强放大,从而形成星系、恒星、行星以及其他结构。
这意味着,不仅几乎所有可以想象的物质构成都发生在某个遥远的哈勃体积内,而且我们应该认识到,我们的哈勃体积是相当典型的——至少在那些包含观察者的哈勃体积中是典型的。
一个粗略估计显示,距你最近的那个和你一模一样的人将远在10^(10^29)米之外。而在10^(10^91)米外才会有一个半径100光年的区域,它里面的一切与我们居住的空间完全相同,也就是说未来100年内我们的所有经历都会和我们的副本一致。
而至少10^(10^115)米之外该区域才会增大到哈勃体积那么大。
这就引起了一个有趣的哲学问题,它不久之后将会困扰我们:如果真的存在那么多和“你”有完全一样的经历和生活的副本,即使你掌握了整个宇宙态的完全知识,你也不能计算你自己的未来。原因是,你将不能决定哪一个副本才是“你”(他们都自认为是)。
但他们的人生最终将是不同的,所以你最多只能预计你今后各种经历的概率。传统决定论的观点就此终结。
怎样证明或证伪一个平行宇宙理论?
平行宇宙这一理论是不是属于形而上学而非物理。
正如卡尔·波普尔(KarlPopper)所强调的,物理和形而上学的区别就在于,理论是否能被实践证明和证伪。一个理论包含不可观测的实体,本质上并不能说明它不可检验。
例如,一个理论宣称666个平行宇宙,每个都缺少氧,从这个理论可以做出可检验预言,那就是我们在这里应该不能观测到氧,所以这个理论能被观测排除。
一个更严肃的例子是,第一层平行宇宙的框架常常被用来排除现代天文学的理论,虽然很少有人明确地那么说。
例如,关于宇宙微波背景辐射(CMB)观测显示,空间几乎没有弯曲。CMB图上温度高和温度低的点都有一个特征尺度,这一尺度取决于空间曲率,观测到的点都过大,不符合先前流行的“开放宇宙”模型。
但是,平均的点的大小在每个哈勃体积上有些随机的差别,所以做到统计精确是很重要的。当宇宙学家说开放宇宙模型以99.9%的置信度被排除时,他们真正说的是,如果开放宇宙模型是正确的,那么显示出我们所观测到大小的CMB点的哈勃体积少于总数的千分之一——所以拥有无限多哈勃体积的模型就被排除了,即使我们只在自己的特殊哈勃体积中(当然)显示了CMB图。
从这个例子上得到的经验是:平行宇宙这一理论可以被实践证明或证伪,但这要求理论给出平行宇宙集合的预言,并给出其概率分布(或更一般的,给出数学家所说的测量)。