一个让你睡不着的想法
先做个思想实验。此刻,在宇宙的某个地方,有没有另一个你,正在读这段文字的另一个版本?
大多数人的第一反应是:这是科幻片的设定,《蜘蛛侠》里那种。但一件很少有人告诉你的事是:平行宇宙不是编剧发明的,而是物理学家从自己的方程里甩不掉的东西。而且不止一个理论,是好几个互不相干的理论,各自独立地推出了"宇宙不止一个"这个结论。
这本书要回答的问题只有一个:物理学家凭什么认真讨论"另一个你"?他们说这话的时候,到底在说什么?
"平行宇宙"其实是四个不同的想法
酒吧里聊平行宇宙容易聊崩,是因为大家说的根本不是一回事。宇宙学家泰格马克(Max Tegmark,麻省理工学院的物理学家,写了一本《我们的数学宇宙》专门讲这个)把各种"平行宇宙"整理成了四层,像洋葱一样一层比一层激进:
- 第一层:空间太大了。我们的宇宙可能只是无限空间里的一块。距离足够远的地方,物质排列出和你一模一样的复制品,纯属概率问题。这一层甚至不需要任何新物理。
- 第二层:大爆炸可能发生过无数次。每次"大爆炸"吹出一个独立的泡泡宇宙,泡泡和泡泡之间永远没有联系。不同泡泡里,光速、引力大小这些"常数"可能都不一样。
- 第三层:量子力学的分叉。你每天早上选咖啡还是茶,在某个意义上两条路都发生了,宇宙分成了两份。这一层来自量子力学一个最烧脑的争议。
- 第四层:数学上自洽的就算存在。最激进的一层:凡是数学上不矛盾的宇宙,都真实存在。
大白话:这四层不是四个理论抢着解释同一件事,而是四个不同深度的说法。第一层几乎"免费"(只需要空间够大),越往下越离谱,但每一层都是某个严肃理论的自然推论,不是谁的脑洞。
注意一件事:这四层没有一个是为了解释平行宇宙而发明的。它们都是为了解释别的问题——宇宙为什么这么均匀、量子力学为什么这么怪、物理常数为什么刚刚好——结果方程自己长出了"多重宇宙"这个副产品。理论家们的态度更像工程师看到代码里冒出一个意外行为:不是想要它,但删不掉,只好认真看看它到底意味着什么。
这本书不是什么
先把两件事排除在外,免得白期待:
第一,我们不讲时空穿梭机。科幻里的平行宇宙通常是个"可以去的地方"——推开一扇门,见到留了胡子的自己。真实的物理学里,这四层宇宙之间要么远到光都跑不完,要么根本不在"空间"这个范畴里。没有一层给你留了门。
第二,我们不讲"意念选择宇宙"。市面上有一类说法,把量子力学包装成"你的意识决定现实""想好事就会分裂到好的宇宙"。这是把物理名词当魔法咒语用。读完第六到第八章你会自己看出它错在哪——量子分叉有严格的规则,它不听任何人的愿望。
那为什么还要读这本书
因为这件事有趣的方式,和科幻完全相反。科幻的乐趣是"假如能过去会怎样";物理的乐趣是"明明没想让它存在,它却从方程里冒出来了"。后一种更刺激:它意味着"宇宙不止一个"可能不是幻想,而是我们已知物理规律在说实话。
接下来的章节会一层一层往深走。第二章先回答一个铺垫问题:为什么我们连"宇宙有多大"都看不全?理解了"看得见的尽头",第三章就能给你算出第一层平行宇宙里,离你最近的那个"你"大概在多远的地方——那是个有具体数字的答案,而且这个数字大到会让你笑出来。
这本书的读法:每一章都解决上一章留下的疑问,但也可以单独读。如果你在某一章觉得"这也太扯了",别急着合上书——物理学家自己的第一反应和你一样,我们要看的正是他们为什么最后还是认真了。