寻找“镜像世界” 通往平行宇宙大门将启？ 美科学家计划今夏进行实验寻找“镜像世界”

■我们的宇宙是独一无二的吗？从科幻故事到科学事实，有一个概念表明，除了我们所在的宇宙空间之外，还可能有其他的宇宙空间存在。你一生中所做的一切，都是在交替现实中完成的。这个概念被称为“平行宇宙”，是多元宇宙天文理论的一个方面

■据报道，美国橡树岭国家实验室的科学家们计划今年夏天进行一项实验，希望对可能潜伏在宇宙暗处的“镜像宇宙”惊鸿一瞥，目前设备已准备就绪，如果这个平行宇宙真的存在，将有助于揭开高能宇宙射线的“面纱”

据英国《独立报》近日报道，美国橡树岭国家实验室的科学家们计划今年夏天进行一项实验，希望对可能潜伏在宇宙暗处的“镜像宇宙”惊鸿一瞥，目前设备已准备就绪，如果这个平行宇宙真的存在，将有助于揭开高能宇宙射线的“面纱”。

科学家们解释称，镜像宇宙有很多方面与我们身处的宇宙相同——如同看着镜中的现有宇宙。它拥有镜像粒子、镜像行星甚至镜像生命。实验负责人利亚·布鲁萨德表示，这个世界“相当古怪”。

此前，两个独立的实验发现中子以不同的速率衰变，而不是像预期的那样以完全相同的速率衰变成质子。在一个实验中，自由中子被磁场捕获进入陷阱内；而在另一个实验中，自由中子“变身”为随后从核反应堆中流出的质子。研究表明，后者的平均寿命比前者长9秒。

有科学家认为，这可以为“镜像世界”的存在提供一个可信的解释：存在着两个独立的中子生命周期，可能有约1%的中子能穿越我们的现实世界与镜像世界之间的鸿沟，然后再回过头来释放出一个质子而被科学家探测到。

为此，新实验将朝着一堵不可穿透的墙射出一束中子。在墙的另一侧，放置一台中子探测器。如果探测器确实记录了中子的存在，那么，它们可能通过“振荡”穿越墙壁，进入镜像世界，变为镜像中子，然后再次出现在我们的宇宙中。

尽管如此，布鲁萨德说：“我真心期望什么都测量不到，但如果我们的确在墙的另一边发现了中子，那么将产生深远影响，游戏也将彻底改变。”

布鲁萨德表示，镜像世界的存在可以解释我们的宇宙为何缺乏同位素锂7。物理学家认为，现存同位素锂7的数量与大爆炸产生的数量不符；此外也有助于揭开来自银河系之外的高能宇宙射线的“面纱”。因为这些高能宇宙射线实在是太强大了，可能不只穿越了现在观测到的宇宙，如果它们振荡到镜像世界然后再回来，就可以合理解释了。

霍金的“遗产”

霍金最后一篇论文

为寻找平行宇宙 留下这些“线索”……

英媒称，据悉，英国物理学家斯蒂芬·霍金去世前不久可能完成了解释人类可以如何发现平行宇宙的终极理论。去年5月3日，霍金在去世前10天最后修改过的一篇论文在《高能物理杂志》上发表。这是《时间简史》作者给出的最后一项关于宇宙起源的理论。

比利时鲁汶大学理论物理学教授赫托格是该论文的合著者。他们基于弦理论进行了大量复杂的数学计算，得出所谓的多元宇宙是有限的。霍金和赫托格用这种新方法计算出了永恒膨胀理论的一个平滑出口，导向有限的宇宙，比此前的永恒膨胀理论建构的无限分形结构简洁得多。

霍金曾说：

宇宙是一个无限的分形，在膨胀的海洋中，镶嵌着不同的口袋宇宙

宇宙暴胀理论认为，在大爆炸后的极短时间内，时空进行了指数级的膨胀。一些科学家们继而推论，在整体上宇宙会永恒地膨胀，只在一小部分区域停下来，不断形成无限多气泡般的宇宙。人类的可见宇宙就是不断膨胀的时空中的其中一个“泡泡”。

霍金曾在接受采访时说：“常规的永恒膨胀理论预测宇宙是一个无限的分形，在膨胀的海洋中，镶嵌着不同的口袋宇宙。”

人类所处的这个“泡泡”中的物理法则，比如光速是300000km/s，无法适用到其他“泡泡”里。这些迥异的小宇宙，共同构成一个多元宇宙。

“我从来就不喜欢多元宇宙这个概念。如果多元宇宙中的不同宇宙是无限的，那这个理论就无法得到验证。”霍金说。

在最后的论文中，霍金和赫托格提出多元宇宙论推出的这种叙事是错误的，或者用论文标题的比喻来说，“给永恒膨胀找到一个平滑的出口”。“我们预测宇宙在整体上是平滑而有限的。这不是个无限的分形结构。”霍金关于论文说道。

这个平滑的出口是如何找到的呢？赫托格解释道，传统的永恒膨胀理论假定宇宙整体背景依据爱因斯坦的广义相对论演化，量子效应在此基础上提供了一些涨落。然而，永恒膨胀的内在动力消除了经典力学和量子力学的分割，相对论由此崩溃。

霍金和赫托格利用弦理论统一相对论和量子力学，从而重新计算永恒膨胀问题。弦理论是一种支试图将四种相互作用力统一起来的理论，认为自然界的基本单元是微小的“弦”，弦在振动和运动过程中产生基本粒子。

具体来讲，他们借用了弦理论中的“全息”概念：整个宇宙是一张巨大而复杂的全息图，三维空间中的物理现实在数学上可以简化投影到二维平面上。

霍金和赫托格发展出了“全息”概念的一个分支，将永恒膨胀理论中的时间维度投射出来，从而摆脱对爱因斯坦理论的依赖。在这个模型中，永恒膨胀被简化为时空起点上的一张空间曲面。

霍金此前提出的宇宙“无边界条件”预测如果回溯到宇宙开始时，宇宙会像半球一样闭合。但这篇论文给出了不同的结果：当回溯到某个节点，就会到达永恒膨胀的门槛。过了那个门槛，人类熟知的时间概念会失去意义。

“现在我们要发现在过去还是有边界的。”赫托格说道。

最后的论文：

计算出永恒膨胀理论的一个平滑出口，导向有限的宇宙

霍金和赫托格用这种新方法计算出了永恒膨胀理论的一个平滑出口，导向有限的宇宙，比此前的永恒膨胀理论建构的无限分形结构简洁得多。“我们没有减少到一个唯一的宇宙，但我们的结果还是大大简化了多元宇宙，可能存在的宇宙的范围要小得多。”赫托格说道。这也增加了理论的可验证性。

2018年3月4日是这篇论文显示的最后修改时间。10天后，霍金逝世。

赫托格仍会在论文基础上继续探索。他认为，新理论缩小后的尺度可能在人类太空望远镜的观测范围之内。尤其是原初引力波——这种在永恒膨胀的“出口”处产生的时间涟漪，可能是验证新模型的最佳证据。随着宇宙的膨胀，原初引力波的波长已经超出了LIGO（激光干涉引力波天文台）的探测范围，但未来欧空局的空间引力波探测卫星LISA有望听到这些律动。

如同他生前的一些成果，霍金提出的最后一项宇宙学理论遭受了质疑。加拿大圆周理论物理研究所的 Neil Turok 教授就表示：“我仍旧很困惑，为什么霍金会觉得这个设想有趣？”

布法罗大学文理学院教授 Will Kinney也提醒道，霍金和赫托格的论文中没有提出找到多元宇宙的方法。

无论如何，霍金和赫托格利用“全息投影”，给解决“泡泡”间不相通的问题提供了一种思路。 哈佛大学天体物理学家Avi Loeb说道，新论文用数学来克服这个数学和哲学瓶颈，并对允许在多元宇宙中存在的宇宙类型进行预测。

宇宙暴胀理论发展至今日，被无数天文观测结果所验证，但仍有一些终极问题留待解答。膨胀如何开始？膨胀的预设启动条件是什么？膨胀如何形成了如今的宇宙？无论过去未来，膨胀都是永恒的吗？

霍金留下的最后一篇论文，纯理论，纯计算，纯假说；没有观测结果，没有验证对象，没有指明通向平行宇宙的道路。在终极问题之上，它埋下了一颗不知是否能发芽生根的种子。

另一种声音

平行宇宙真的存在吗？

反对者：时空可能永远停留在理论阶段，但关于时空的观点也存在着局限性

然而，并不是任何人都同意平行宇宙理论。2015年，天体物理学家伊桑·西格尔曾在一篇研究报告中称，时空可能永远停留在理论阶段，但是关于时空的观点也存在着局限性。

关键的问题在于宇宙的年龄不足140亿年，因此依据我们宇宙的年龄，证明宇宙并非无限的，而是有限的。这将（简单地）限制粒子重新排列的可能性数量，令人遗憾的是，你的“替身”可能不会很多。

同时，宇宙最初膨胀是以指数级进行的，因为对于空间自身而言存在大量能量。西格尔指出，但是随着时间的推移，宇宙膨胀显著减缓，宇宙大爆炸时形成的物质粒子不会继续膨胀。这意味着多元宇宙以不同速率膨胀，并在不同时间（或长或短）发生膨胀，这将减少了类似我们宇宙的可能性。

西格尔说：“即使不考虑基本常数、微粒和交互反应无限可能数量值的问题，以及不考虑是否多重世界解释实际描述物理真实性的问题，事实上，可能出现的结果是数量增长非常迅速，甚至超过了指数级增长，除非膨胀发生在一个真实无限大的时间范围内，否则是不会出现相同的平行宇宙。”

但是西格尔并未将缺少其他宇宙作为一种局限，而是采用一种哲学理论观点，展示出宇宙独一无二的重要性。他建议称，做出这样的决定，将是“无怨无悔”的。因为没有其他的现实，可供你的梦想自由选择，因此你是唯一做出这些选择的人。本组稿件综合新华社、科技日报、澎湃新闻等

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