一个让人不舒服的类比
先讲一个思想实验。假设有人提出理论:「地球的天气是由无数不可观测的小精灵管理的,它们永远躲着你的仪器。」你会说:这不是科学,因为没有任何实验能证明它错。
现在把「小精灵」换成「别的宇宙」:它们在视界之外(第一层)、隔着永恒膨胀的空间(第二层)、或在我们退相干够不到的分支里(第三层)。三层全都不可能直接观测。那么按照同样的标准,多重宇宙是不是也只是披了方程外衣的小精灵?
这是过去二十年物理学界吵得最凶的问题之一,吵的双方都是大人物。这一章把官司的双方证据摆出来。
控方:不可证伪就不算科学
哲学家卡尔·波普尔(Karl Popper)给科学划的界线叫可证伪性:一个理论要算科学,必须存在某种「如果观测到 X,理论就被推翻」的可能。大白话就是:敢说「错」的理论才配说「对」。永远不出错、什么结果都能解释的理论,什么都解释不了。
控方的代表是两位顶尖物理学家。保尔·斯泰恩哈特(Paul Steinhardt)——讽刺的是,他正是暴胀理论的奠基人之一——后来反戈,说永恒暴胀「什么都允许发生,因此什么都没预言」。乔治·埃利斯(George Ellis)说得更直白:多重宇宙是「物理学用哲学结账」。他们的指控归纳成两条:
- 不可检验:别的宇宙够不着,多重宇宙假说永远错不了。
- 解释透支:凡是「常数为什么是这个值」之类的问题,都可以回答「因为在别的宇宙里不是」——这是万能答案,而万能答案等于没有答案。
辩方:科学从来不是这么运作的
辩方的反驳也有两条,而且都很有分量。
第一条:间接证据也是证据。从来没人「直接看见」过夸克——它被禁闭在质子内部,原则上不可能单独拎出来看。但我们相信夸克,因为一个包含夸克的理论预言了一大堆别的、可以测量的东西,而且次次命中。多重宇宙能不能走这条路?辩方说:能。如果暴胀理论对宇宙微波背景、对星系分布的预言全部命中(事实上命中率惊人),而「永恒暴胀」是这个理论自然到几乎甩不掉的推论(第四、五章),那么接受暴胀却在它推出多重宇宙时喊停,有点像相信火山存在却否认火山灰会飘到下风向。
大白话:你可以不直接看见隔壁村。但如果你的地图理论把你村的每一条路都算对了,而这个理论同时说「东边五十里还有个村」,那「东边的村存在」就有分量——分量来自地图的成绩单,不来自村口的照片。
第二条:「可证伪」考验的是理论,不是理论的每个推论。广义相对论预言了黑洞事件视界——原则上没有任何信号能从视界里出来,「视界内部」同样不可直接观测。但没人说广义相对论因此不科学,因为它在视界外做了无数可检验的预言。多重宇宙类似:它是可检验理论(暴胀、量子力学)的推论,检验发生在推论够得着的地方。
有没有哪怕一点点能直接看的?
辩方还有一张牌:某些版本的多重宇宙可能留下能看的疤痕。最常被提到的是冷斑——宇宙微波背景辐射图上一块温度异常低的区域,直径大约横跨十亿光年。一种解释(注意:只是众多解释之一)说,这可能是我们的泡泡宇宙年轻时和另一个泡泡轻轻撞了一下留下的凹痕。如果真有一天在天空里找到泡泡碰撞应有的那种圆盘状纹路,那将是多重宇宙第一次从「推论」升级成「目击」。
但诚实地说:冷斑更平凡的解释一大堆(前景星系团、统计涨落、巨大的空洞都可能),没有任何主流学者敢说「冷斑证明了多重宇宙」。目前它的状态是:一个有趣的候选信号,不是证据。
那么结论是什么
这场官司没有终审判决,但两边其实都不否认两件事:第一,「不可直接观测」不等于「不存在」——视界的存在(第二章)本身就保证宇宙比我们能看到的大;第二,「理论自然推出」不等于「已被证实」——自然的推论也可能是理论出错的地方,永恒暴胀恰恰可能是暴胀理论本身需要修正的信号(斯泰恩哈特就是这么看的)。
对读者来说,一个诚实的心态大概是这样:把多重宇宙当作「目前最好的几张地图都不约而同在边缘画的那个区域」。地图可能是对的,也可能在那里画错了;但「地图之外什么都没有」这个选项,反而需要额外的假设才站得住。这,就是物理学家肯为「另一个你」花整本书篇幅的全部理由——不是浪漫,是账本的余额。