多重宇宙論(英語:Multiverse; Maniverse; Megaverse; Omniverse; Parallel universe),指的是一種在物理學裡尚未證實的假說。在我們的宇宙之外,很可能還存在著其他的宇宙,而這些宇宙是宇宙的可能狀態的一種反應,這些宇宙可能其基本物理常數和我們所認知的宇宙相同,也可能不同。一個普遍的假設是,多重宇宙是「由不同的宇宙拼湊而成的被子,所有宇宙都受到相同的物理定律的約束」[1]。多重宇宙這個名詞是由美國哲學家與心理學家威廉·詹姆士在1895年所提出的[2]。平行宇宙經常被用以說明:一個事件不同的過程或一個不同的決定的後續發展是存在於不同的平行宇宙中的;這個理論也常被用於解釋其他的一些悖論,像關於時間旅行的一些悖論,像「一顆球落入時光隧道,回到過去撞上了自己因而使得自己無法進入時光隧道」,解決此詭論除了假設時間旅行是不可能外,也可以以平行宇宙作解釋,而根據平行宇宙理論,這顆球撞上自己和沒有撞上自己是兩個不同的平行宇宙。
2003年的《科學美國人》雜誌中,有一篇由美國宇宙學家馬克斯·泰格馬克撰寫的有關平行宇宙的專文,文中他將平行宇宙分成4類[3][4]:
第一類:這一類宇宙和我們的宇宙的物理常數相同,但是粒子的排列法不同,同時這一類宇宙亦可以被視為存在於已知的宇宙(可觀測宇宙)之外的地方。
第二類:這一類宇宙的物理定律大致和我們的宇宙相同,但是基本的物理常數並不同。
第三類(1957艾弗雷特的多世界詮釋):根據量子理論,一件事件發生之後可以產生不同的後果,而所有可能的後果都會形成一個宇宙,而這一類宇宙可以被歸屬於第一類或第二類的平行宇宙,因為這一類宇宙所遵守的基本物理定律依然和我們所認知的宇宙相同(上述「一顆球落入時光隧道,回到過去撞上了自己,因而使自己無法進入時光隧道」詭論的平行宇宙解決辦法屬於這一種)。
第四類(數學宇宙假說):這一類宇宙最基礎的物理定律和我們的宇宙不同,而基本上到第四類為止,就可以解釋到所有可能存在(也就是可想像得到的)的宇宙,一般而言,這些宇宙的物理定律可以利用M理論構造出來。
*無窮宇宙(開放宇宙)理論
無窮宇宙,在宇宙中存有大量的可觀測區(有著紅色十字中心的紅圈),我們的「宇宙」不過是其中的一個可觀測區而已,開放宇宙理論認為,我們目前所知道的宇宙只是整個宇宙中可觀測的一小部份。在這個部份以外,整個宇宙尚有無限大的未被觀測的空間;根據相對論,光速為宇宙最快的速度,我們所看到的部份(可觀測宇宙)是已經到達地球的光線,要注意的是,可觀測的宇宙並不等於哈伯體積,哈伯體積直接取決於宇宙的年齡(因為如果宇宙誕生於N年前,則能到達地球的光線最遠只能在N光年處,更遠的光線則尚在路途上,故未能被地球上的觀測者所觀測),哈伯體積的膨脹是因為有越來越遠處的光線到達地球。 且根據馬克斯·泰格馬克的推論,在距離約1010118公尺的宇宙的遠方(此值是根據質子配置而可能出現的模式總數所算出)可能有「另一個地球」「另一個自己」,換句話說,就是存有與我們可觀測宇宙(半徑約4.4×1026米)完全相同的分身,亦即開放宇宙理論說明了第一類平行宇宙的可能性。
*泡沫宇宙理論
「泡沫宇宙」示意圖,宇宙1到宇宙6各自有自己的物理常數,我們的「宇宙」不過是其中的一個「泡沫」而已,泡沫宇宙理論認為存在有無限多的開放宇宙,而這些開放宇宙本身有著不同的物理常數,這些開放宇宙的「距離」比我們的開放宇宙的「邊緣」還要遠,意即這些宇宙存在於無窮遠的地方之外。 這個理論由安德烈·林德最早提議,而泡沫宇宙理論本身能和暴脹理論在相當程度上契合,而這個理論本身牽涉到宇宙可能是由某個「親宇宙」的量子泡沫中所誕生的可能,而這些量子泡沫產生於能量的起伏,這些能量的起伏可能會產生微小的「泡沫」和蟲洞。若這些「泡沫」不是非常巨大,它們會像膨脹的汽球般,到了最後消失無蹤,不過如果能量起伏大於某個常數,這個泡沫就會不斷膨脹,甚而產生一個「子宇宙」,而「子宇宙」的體積可能大到足以讓宇宙大尺度結構存在的地步。 2005年,美國的理論物理學家Laura Mersini-Houghton和Richard Holman預言宇宙輻射存在不規則分布的原因是其他宇宙的牽引。普朗克天文望遠鏡的宇宙背景輻射圖在理論上是分布均勻的,但實際結果顯示南半部天空中存在一個強大的中心,以及一個無法用現有物理學知識解釋的冷斑點。Mersini-Houghton認為這證實了自己的預測[13]。
參考資料
1. Swain, Frank. The Universe Next Door: A Journey Through 55 Alternative Realities, Parallel Worlds and Possible Futures. London: New Scientist. 2017: 12. ISBN 9781473658677.
2.James, William, The Will to Believe, 1895; and earlier in 1895, as cited in OEDs new 2003 entry for "multiverse": "1895 W. JAMES in Internat. Jrnl. Ethics 6 10 Visible nature is all plasticity and indifference, a multiverse, as one might call it, and not a universe."
3.Tegmark, Max. Parallel Universes. Scientific American. May 2003.
4. Tegmark, Max. Parallel Universes (PDF). January 23, 2003 [2006-02-07]. (原始內容 (PDF)存檔於2006-03-04). (PDF)
5.Our universe has antimatter partner on the other side of the Big Bang, say physicists. Physics World. 2019-01-03 [2022-06-22]. (原始內容存檔於2022-04-25).
6. Letzter, Rafi. Why some physicists really think theres a mirror universe hiding in space-time. Space.com. 2020-06-23 [2022-06-22]. (原始內容存檔於2024-02-27) (英語).
7. Boyle, Latham; Finn, Kieran; Turok, Neil. CPT-Symmetric Universe. Physical Review Letters. 2018-12-20, 121 (25): 251301. Bibcode:2018PhRvL.121y1301B. PMID 30608856. S2CID 58638592. arXiv:1803.08928 可免費查閱. doi:10.1103/PhysRevLett.121.251301.
8. Mirror world of dark particles could explain cosmic anomaly. Physics World. 2022-05-31 [2022-06-22]. (原始內容存檔於2024-02-29).
9.Cyr-Racine, Francis-Yan; Ge, Fei; Knox, Lloyd. Symmetry of Cosmological Observables, a Mirror World Dark Sector, and the Hubble Constant. Physical Review Letters. 2022-05-18, 128 (20): 201301. Bibcode:2022PhRvL.128t1301C. PMID 35657861. S2CID 248904936. arXiv:2107.13000 可免費查閱. doi:10.1103/PhysRevLett.128.201301.
10.Bedford, Bailey. Bilayer graphene inspires two-universe cosmological model. Joint Quantum Institute. [2022-06-22]. (原始內容存檔於2024-05-20) (英語).
11. Parhizkar, Alireza; Galitski, Victor. Strained bilayer graphene, emergent energy scales, and moir\e gravity. Physical Review Research. 2022-05-02, 4 (2): L022027. Bibcode:2022PhRvR...4b2027P. S2CID 236965490. arXiv:2108.04252 可免費查閱. doi:10.1103/PhysRevResearch.4.L022027.
12. Parhizkar, Alireza; Galitski, Victor. Moiré Gravity and Cosmology. 2022. arXiv:2204.06574 可免費查閱 [hep-th].
13. “多重宇宙”存在论首次获确凿证据. 中國科學院. 2013-05-23 [2013-05-24]. (原始內容存檔於2020-11-15).