霍金又卖萌了。上周六，在回答“您对Zayn离开1D组合致使无数少女心碎有什么看法”的时候，他的回答是：“我建议这些女孩多学物理，因为某天你可能会发现平行世界的存在，在那里Zayn没有退团，甚至你还有可能嫁给了他。”但是，你确信你懂得他在说什么吗？“平行世界”并不是什么梦想成真的天堂，这里面的讲究可多了去了。
引言 多重宇宙大家族
从中文讲，“上下四方曰宇，往古来今曰宙”，宇宙二字本身已包罗万象。从英文讲，“universe”源于拉丁语词汇“universum”，可理解为“变成一”。若要问除了一切之外还有另一个一切吗，谁听了都会摇头。
但是，当我们说到“宇宙”时，并不能无止境地向过去追溯，而是止于138亿年前的一场大爆炸。在此之前——如果有“之前”的话——我们不知道发生了什么。如果彼时还有空间和物质存在，可否称之为时间中的另一个宇宙呢？
或者，因为宇宙年龄有限，我们只能观测460亿光年里的范围；假如真正的宇宙比这个范围大得多——我们之后会看到这样假设的原因——在宇宙视界之外那些与我们没有因果关系，各自独立发展的区域，可否称之为空间中的另一个宇宙呢？
又或者，我们观测宇宙时看到了许多基本定律和常数，但我们并不知道为何要有这些规律。如果在我们所知的宇宙之外，还有另外的规律和常数，可否称之为常数里的另一个宇宙呢？如果我们能够在计算机中模拟所知的一切，可否称之为低一层的另一个宇宙呢？如果我们身处虚拟现实之中，那么模拟者所在的现实可否称之为高一层的另一个宇宙呢？
诚然，这样的观点恐怕很长一段时间内都不能证明，也不能证伪，因此也许不能称之为真正的“科学”；但正如古代哲人对世界本源的探索一样，这些思考也许会生根发芽，带来真正有价值的东西。所以，此处我们不如卸下包袱，轻装前进，单纯地享受思考的乐趣。
五花八门的多重宇宙
为了弥补“universe”一词的不足，人们常常用多重宇宙（multiverse）来概括所有关于“另一个宇宙”的想法。科学家所关心的多重宇宙理论几乎都植根于20世纪物理学的革命性突破——量子理论之中。
在这个框架中诞生的第一个多重宇宙理论是休•埃弗雷特三世提出的量子力学多世界解释。在量子力学中，人们可以用波函数和波动方程完全确定一个粒子的状态，但这个状态可能包含了许多种看似矛盾的可能性。比如，一个电子既在这里，又在那里。一个状态确定的中微子，既是电子型中微子、又是μ子型、τ子型中微子。更不可思议的是，当人们用特定的方法测量粒子状态时，只能随机地得到其中一个结果。其它结果到哪儿去了呢？
量子力学多世界解释的创始人Hugh Everett III。图片来源：wiki
埃弗雷特三世认为，所有的结果其实都出现了。每一次测量都会导致多重宇宙“分裂”成多个子宇宙，其中每个子宇宙只实现其中一种可能的结果，每个子宇宙中的人只能看到他所在的子宇宙中的结果。这就是量子的多重宇宙。
如果将量子理论与宇宙学的观测结果结合起来，无需提出新理论，就会自动得出宇宙之外别有洞天的结论。《宇宙的琴弦》作者，物理学家B•格林在2011年新作《隐藏的现实》一书中将它命名为“百衲被多重宇宙”。因为每一个宇宙都存在各自的视界，它们各自为政，就像一块块碎布缝成的被单。主流观点认为，宇宙的空间如此平坦，是因为它诞生后不久就经历过一轮短暂的加速膨胀，叫做暴胀（inflation）。暴胀不只产生了许许多多我们这样的宇宙，还可能不断产生数不尽的百衲被多重宇宙。这就是暴胀的多重宇宙。
为了将20世纪另一项革命广义相对论纳入量子框架，理论家对超弦理论寄予了厚望。使命尚未完成，超弦理论和它的高级形式M-理论却带来了3种新的多重宇宙理论。超弦（及M-理论）要求时空维度为10维（或11维），但我们所生活的宇宙却是3维空间加1维时间。为了调和这一矛盾，理论家发现超弦（及M-理论）的数学结构刚好允许我们将宇宙描述为漂浮在高维时空中的一张3维膜。在3维膜之外，或许还存在别的膜，上面是另一番天地。如果两张完全平行的膜如果相撞，就会引发一场大爆炸，将旧的秩序全部推翻，产生新的宇宙。两张膜一开一合，膜上的宇宙前赴后继——也许我们的宇宙只是序列中的一员。而如果额外维度蜷缩了起来，它的可能形式有至少10500种之多，每一种形式可以都相应地形成一种宇宙，它们可能有不同的宏观维度，甚至有不同的物理定律和基本常数。这是迄今为止最为广阔的多重宇宙图景，叫做弦景观（String Landscape）多重宇宙。
《三体》中设想了太阳系的3维空间被某种外部力量转化为2维平面的场景。事实上，量子理论有一种观点认为，我们的宇宙本来就是2维的，只不过表面上看是3维的而已。当我们看3D电影的时候，尽管获得了立体的视觉体验，但每一帧电影实际的信息量不会超过2维屏幕的呈现能力。3D电影的本质是2维的。同理，虽然我们相信3维空间真实存在，但当我们将广义相对论和量子理论结合，试图探索空间信息存储能力的极限时，就会发现空间或许只是一张2维全息屏的投影。它就像3D电影一样，所容纳的信息不会超过一张2维屏幕的呈现能力，这就是全息原理（holographic principle）。
既然宇宙所容纳的信息受到限制，那如果我们将这些信息用另一种方式表达出来，是不是就等于制造了一款宇宙呢？毕竟，铅笔写成的字和计算机中的字没有语义上的区别。麻省理工学院的S. 劳埃德在《计算的终极物理极限》一文中估计，一个体积为1升，重量为1千克的“终极笔记本电脑”，计算能力大约是每秒1051次，所容纳的信息为1031比特。这个消息对模拟宇宙来说可能是喜忧参半。一方面，一旦我们拥有如此强大的计算能力，就可以尝试模拟一个栩栩如生的小型宇宙，获得模拟多重宇宙。另一方面，与一公斤物质相比，全方位模拟整个宇宙所需的计算能力和存储量是个更加宏大的天文数字。如果我们真的活在一个计算机中，那个程序员要么下了血本，要么在我们不知道的地方投机取巧了。
可以发现，多重宇宙不是一个理论，而是一类理论。当我们用量子理论作为框架去研究物理学基本规律的各个方面时，总会在不经意间得到各式各样的多重宇宙。
但获得多重宇宙只是第一步，如果我们的目的是想在其他的宇宙里寻找完美版的自己，那得首先有别的自己——或者说，找到和我们世界相差无几的“平行”宇宙。平行世界在科幻和美漫圈子里早已经是流行概念，但那主要是因为叙事方便——而在现实中，物理学似乎真的能给出平行的可能性。
动画片《飞出个未来》第4季15集中，主人公就遇到了自己的副本。图片来源：动画截图
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