上一期的投票里，盒友们希望聊聊“多重宇宙真的属于科学吗？”
我第一次听到这个词，是在看《复仇者联盟》的时候。之后又有更多电影引入了这个概念，连最近公布的《魔兽世界 无限》，也用了类似平行时间线的设定来展开新的剧情。官方把它描述成一个独立的“时间气泡”。（官方介绍）
看电影、玩游戏的时候，这种设定确实挺方便。换一个宇宙，熟悉的角色就能有完全不同的经历。
不过我也有点好奇，多重宇宙到底是科学理论，还是只是科学幻想？其他宇宙我们又看不到，为什么物理学家也会研究它？
于是这期就去查了查。结果发现，大家都叫它“多重宇宙”，说的却不一定是同一件事。
韦布空间望远镜观测到的星系团 SMACS 0723
先说一个没那么像科幻的。
我们能看到的宇宙，不一定就是宇宙的全部。
“可观测宇宙”这个名字其实已经说明了限制：我们只能接收到有机会到达这里的信号。观测范围之外究竟还有多少空间，不能直接拿望远镜看完。
那里如果还有空间，可以只是同一个宇宙继续延伸。就像站在海边看不到地平线之外，并不代表海到了那里就结束了。当然，这个比喻只是在说明“看不到”和“不存在”的区别，宇宙视界的成因要复杂得多。
物理学家 Max Tegmark 把视界之外的区域放在他的第一层多重宇宙分类里。这里经常还会带出一个很吸引人的说法：如果空间足够大，远处会不会有一个一模一样的地球，甚至一模一样的自己？
这个推论需要额外条件，包括空间规模，以及物质状态怎样分布。不能只凭“宇宙很大”，就认定远处一定有另一个正在看小黑盒的自己。（1）
接下来是更像科幻的“泡泡宇宙”。
它来自某些永恒暴胀模型。这里的“暴胀”，指宇宙早期的一段极快膨胀过程。
在这些模型里，暴胀不会在所有区域同时结束。有些地方结束暴胀，进入后续演化，其他地方还在继续膨胀，并不断产生新的区域。
这些区域常被形容成一个个“泡泡宇宙”。在某些模型中，不同泡泡里的低能物理参数还可能不同。（2）
听起来已经很适合拍电影了。不过它依赖的是具体模型和假设。暴胀研究里有这样的推论，不等于科学家已经发现了那些泡泡。
而且这也不是“我今天做了一个选择，宇宙就分裂一次”。那个说法涉及另一套东西，后面再聊。
先看看研究人员打算怎么找泡泡。
模拟的泡泡碰撞信号，以及寻找这种信号的分析流程。
我原本以为，既然其他宇宙看不到，那这类研究大概只能停在数学推导上。
但有些模型还真提出了可以去找的痕迹。
如果我们的泡泡曾经与其他泡泡发生碰撞，碰撞的影响就可能留在宇宙微波背景里。
宇宙微波背景，简单说就是早期宇宙留下来的辐射。下面这张看起来像彩色地图的东西，是仪器测量后整理出来的全天图，颜色表示微小的温度差异。
Planck 测得的宇宙微波背景温度起伏。
研究人员要做的，就是先算出某种碰撞可能留下怎样的分布，再去数据里找。
2011 年，Feeney 等人发表了一项研究，分析 WMAP 卫星的七年观测数据，寻找符合泡泡碰撞特征的信号。最终结果没有提供足够证据，支持在原有宇宙学模型中加入泡泡碰撞。（3）
这里有个容易被标题党省掉的地方。
数据里出现一个值得检查的区域，并不代表发现了另一个宇宙。普通的温度起伏、噪声和其他干扰，也可能让某些地方看起来很特别。还得比较：加入碰撞以后，模型是不是真的更能解释数据？
反过来，没找到信号，也不能一下否定所有多重宇宙。能限制的是这项研究有能力检测的那些碰撞情形。
用模拟检验搜索方法的灵敏度。
然后再说量子力学里的“多世界”。
这应该是大家最容易和电影联系起来的一种。常见的说法是，每做一次选择，就会产生一个平行世界。
但在物理理论里，并没有一个专门盯着人类做决定、然后负责复制宇宙的机制。
多世界解释讨论的是量子系统怎样演化，以及测量时为什么会出现我们看到的结果。
它的思路是，量子态始终按照相应的方程演化，不额外加入一次把其他结果删除掉的“坍缩”。在现代多世界解释中，系统与环境的相互作用产生退相干，不同结果对应的分支在宏观上近似独立。分支中的观察者各自记录到相应的结果。（4）
这个确实不太好想象。我也觉得“世界分裂了”这句话更容易记，但它省掉了不少内容，还容易让人误以为分支是一颗颗飘在外面的宇宙球。
它与前面宇宙学里的“泡泡”，说的不是同一种结构。
电子逐个被探测到，随着记录数量增加，逐渐形成干涉条纹。
这组图我觉得很适合放在这里，因为它能让人看见量子实验实际测到了什么。
起初是一个个亮点，记录多了以后，干涉条纹逐渐出现。日立的研究页面展示了这个积累过程。（实验说明）
但这张图不能直接配一句“平行宇宙被证实了”。
实验结果支持量子理论对干涉现象的预测。至于怎样理解量子态，以及测量时究竟发生了什么，还涉及解释上的争论。仅凭这样的干涉图，无法在多世界与其他能解释同一结果的框架之间做出选择。（5）
所以，多世界解释有严肃的理论研究，也有研究者支持它，但不能把“量子实验做成功了”直接写成“另一个自己真实存在”。
多重宇宙研究还有一个麻烦，是概率。
我们平时算概率，多少次里出现多少次，大致还能理解。但在某些永恒暴胀模型里，一种情况发生无限多次，另一种情况也发生无限多次，那各自占多少？
不能直接拿两个“无限”相除。
研究者需要规定怎样统计、怎样取极限。不同规定还可能改变最后的预测。这就是永恒暴胀里的“测度问题”，它会影响理论怎样与观测比较。（6）
也就是说，有些困难在拿起望远镜之前就已经出现了：模型还需要明确告诉我们，什么结果应该更常见，什么结果应该更少见。
Tegmark 的分类里，还有更大胆的第四层。他提出，其他数学结构也可以对应真实存在的宇宙。这已经比“我们宇宙外面还有空间”走得远多了，是一种理论主张，不能把整套分类当成已经确认的宇宙地图。（1）
那么，多重宇宙到底算不算科学？
我查下来觉得，得具体到某一个模型。它用了什么假设，能推导出什么结果，有没有办法通过观测限制它，这些都得分别看。
有些多重宇宙模型已经有人尝试做观测检验；有些仍然很难给出可以区分它与其他解释的预测。把它们统称为“已经证明的科学理论”，肯定说过头了，但全当成电影编剧的幻想，也会漏掉实际存在的研究。
这一期的内容就到这里了。我们下一期再见。
参考资料：
Max Tegmark，The Multiverse Hierarchy，2009。
Alan H. Guth，Eternal Inflation and Its Implications，2007。
Stephen M. Feeney 等，First Observational Tests of Eternal Inflation，Physical Review Letters，2011。
Alexander Franklin，Incoherent? No, Just Decoherent: How Quantum Many Worlds Emerge，2025 年预印本。
Maximilian Schlosshauer，Experimental Motivation and Empirical Consistency in Minimal No-Collapse Quantum Mechanics，Annals of Physics，2006。
Alan H. Guth、Vitaly Vanchurin，Eternal Inflation, Global Time Cutoff Measures, and a Probability Paradox，2011 年预印本。
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