上一期的投票裏，盒友們希望聊聊“多重宇宙真的屬於科學嗎？”
我第一次聽到這個詞，是在看《復仇者聯盟》的時候。之後又有更多電影引入了這個概念，連最近公佈的《魔獸世界 無限》，也用了類似平行時間線的設定來展開新的劇情。官方把它描述成一個獨立的“時間氣泡”。（官方介紹）
看電影、玩遊戲的時候，這種設定確實挺方便。換一個宇宙，熟悉的角色就能有完全不同的經歷。
不過我也有點好奇，多重宇宙到底是科學理論，還是隻是科學幻想？其他宇宙我們又看不到，爲什麼物理學家也會研究它？
於是這期就去查了查。結果發現，大家都叫它“多重宇宙”，說的卻不一定是同一件事。
韋布空間望遠鏡觀測到的星系團 SMACS 0723
先說一個沒那麼像科幻的。
我們能看到的宇宙，不一定就是宇宙的全部。
“可觀測宇宙”這個名字其實已經說明了限制：我們只能接收到有機會到達這裏的信號。觀測範圍之外究竟還有多少空間，不能直接拿望遠鏡看完。
那裏如果還有空間，可以只是同一個宇宙繼續延伸。就像站在海邊看不到地平線之外，並不代表海到了那裏就結束了。當然，這個比喻只是在說明“看不到”和“不存在”的區別，宇宙視界的成因要複雜得多。
物理學家 Max Tegmark 把視界之外的區域放在他的第一層多重宇宙分類裏。這裏經常還會帶出一個很吸引人的說法：如果空間足夠大，遠處會不會有一個一模一樣的地球，甚至一模一樣的自己？
這個推論需要額外條件，包括空間規模，以及物質狀態怎樣分佈。不能只憑“宇宙很大”，就認定遠處一定有另一個正在看小黑盒的自己。（1）
接下來是更像科幻的“泡泡宇宙”。
它來自某些永恆暴脹模型。這裏的“暴脹”，指宇宙早期的一段極快膨脹過程。
在這些模型裏，暴脹不會在所有區域同時結束。有些地方結束暴脹，進入後續演化，其他地方還在繼續膨脹，並不斷產生新的區域。
這些區域常被形容成一個個“泡泡宇宙”。在某些模型中，不同泡泡裏的低能物理參數還可能不同。（2）
聽起來已經很適合拍電影了。不過它依賴的是具體模型和假設。暴脹研究裏有這樣的推論，不等於科學家已經發現了那些泡泡。
而且這也不是“我今天做了一個選擇，宇宙就分裂一次”。那個說法涉及另一套東西，後面再聊。
先看看研究人員打算怎麼找泡泡。
模擬的泡泡碰撞信號，以及尋找這種信號的分析流程。
我原本以爲，既然其他宇宙看不到，那這類研究大概只能停在數學推導上。
但有些模型還真提出了可以去找的痕跡。
如果我們的泡泡曾經與其他泡泡發生碰撞，碰撞的影響就可能留在宇宙微波背景裏。
宇宙微波背景，簡單說就是早期宇宙留下來的輻射。下面這張看起來像彩色地圖的東西，是儀器測量後整理出來的全天圖，顏色表示微小的溫度差異。
Planck 測得的宇宙微波背景溫度起伏。
研究人員要做的，就是先算出某種碰撞可能留下怎樣的分佈，再去數據裏找。
2011 年，Feeney 等人發表了一項研究，分析 WMAP 衛星的七年觀測數據，尋找符合泡泡碰撞特徵的信號。最終結果沒有提供足夠證據，支持在原有宇宙學模型中加入泡泡碰撞。（3）
這裏有個容易被標題黨省掉的地方。
數據裏出現一個值得檢查的區域，並不代表發現了另一個宇宙。普通的溫度起伏、噪聲和其他干擾，也可能讓某些地方看起來很特別。還得比較：加入碰撞以後，模型是不是真的更能解釋數據？
反過來，沒找到信號，也不能一下否定所有多重宇宙。能限制的是這項研究有能力檢測的那些碰撞情形。
用模擬檢驗搜索方法的靈敏度。
然後再說量子力學裏的“多世界”。
這應該是大家最容易和電影聯繫起來的一種。常見的說法是，每做一次選擇，就會產生一個平行世界。
但在物理理論裏，並沒有一個專門盯着人類做決定、然後負責複製宇宙的機制。
多世界解釋討論的是量子系統怎樣演化，以及測量時爲什麼會出現我們看到的結果。
它的思路是，量子態始終按照相應的方程演化，不額外加入一次把其他結果刪除掉的“坍縮”。在現代多世界解釋中，系統與環境的相互作用產生退相干，不同結果對應的分支在宏觀上近似獨立。分支中的觀察者各自記錄到相應的結果。（4）
這個確實不太好想象。我也覺得“世界分裂了”這句話更容易記，但它省掉了不少內容，還容易讓人誤以爲分支是一顆顆飄在外面的宇宙球。
它與前面宇宙學裏的“泡泡”，說的不是同一種結構。
電子逐個被探測到，隨着記錄數量增加，逐漸形成干涉條紋。
這組圖我覺得很適合放在這裏，因爲它能讓人看見量子實驗實際測到了什麼。
起初是一個個亮點，記錄多了以後，干涉條紋逐漸出現。日立的研究頁面展示了這個積累過程。（實驗說明）
但這張圖不能直接配一句“平行宇宙被證實了”。
實驗結果支持量子理論對干涉現象的預測。至於怎樣理解量子態，以及測量時究竟發生了什麼，還涉及解釋上的爭論。僅憑這樣的干涉圖，無法在多世界與其他能解釋同一結果的框架之間做出選擇。（5）
所以，多世界解釋有嚴肅的理論研究，也有研究者支持它，但不能把“量子實驗做成功了”直接寫成“另一個自己真實存在”。
多重宇宙研究還有一個麻煩，是概率。
我們平時算概率，多少次裏出現多少次，大致還能理解。但在某些永恆暴脹模型裏，一種情況發生無限多次，另一種情況也發生無限多次，那各自佔多少？
不能直接拿兩個“無限”相除。
研究者需要規定怎樣統計、怎樣取極限。不同規定還可能改變最後的預測。這就是永恆暴脹裏的“測度問題”，它會影響理論怎樣與觀測比較。（6）
也就是說，有些困難在拿起望遠鏡之前就已經出現了：模型還需要明確告訴我們，什麼結果應該更常見，什麼結果應該更少見。
Tegmark 的分類裏，還有更大膽的第四層。他提出，其他數學結構也可以對應真實存在的宇宙。這已經比“我們宇宙外面還有空間”走得遠多了，是一種理論主張，不能把整套分類當成已經確認的宇宙地圖。（1）
那麼，多重宇宙到底算不算科學？
我查下來覺得，得具體到某一個模型。它用了什麼假設，能推導出什麼結果，有沒有辦法通過觀測限制它，這些都得分別看。
有些多重宇宙模型已經有人嘗試做觀測檢驗；有些仍然很難給出可以區分它與其他解釋的預測。把它們統稱爲“已經證明的科學理論”，肯定說過頭了，但全當成電影編劇的幻想，也會漏掉實際存在的研究。
這一期的內容就到這裏了。我們下一期再見。
參考資料：
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 年預印本。
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 年預印本。
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