多重宇宙存在的可能性有多大？
一、理论的基石：为什么会想到多重宇宙？
多重宇宙并非凭空捏造，它的出现，很多时候是科学家们在尝试解决现有物理学难题时，意外“掉进”的一个概念。以下是几个最主要的理论支柱：
1. 暴胀理论与“永恒暴胀”：
上世纪八十年代，为了解释宇宙早期为何如此均匀、平坦，以及一些其他难以解释的现象（例如视界问题、平坦性问题），物理学家提出了“宇宙暴胀”理论。这个理论认为，在宇宙大爆炸后极短的时间内，宇宙经历了一场指数级的极速膨胀。
然而，暴胀理论并非只有一个版本。一些更精细的模型，比如“永恒暴胀”模型，提出了一个令人着迷的景象：宇宙的暴胀可能并没有在所有地方同时停止。在某些区域，暴胀会结束，形成我们所处的这个“泡泡宇宙”（或者叫“区域宇宙”）。但在其他区域，暴胀可能会继续，并且在某个时刻，某个区域会“跌落”出暴胀状态，形成一个新的泡泡宇宙。
这样一来，我们的宇宙就只是一个在更大、仍在暴胀的“母体”中诞生的众多泡泡宇宙之一。每个泡泡宇宙可能都拥有自己独立的物理定律、基本常数，甚至维度。这是一种“气泡”式的多重宇宙。
2. 弦理论与M理论的“景观”：
弦理论试图统一所有基本粒子和四种基本力（引力、电磁力、强核力、弱核力），将它们视为基本粒子并非点状，而是极小的、振动的弦。为了让理论在数学上成立，弦理论要求额外的空间维度，通常是十维或十一维（在M理论中）。
问题在于，我们日常生活中只感知到三维空间加一维时间。那么，这额外的维度去了哪里？它们是如何被“卷曲”起来隐藏起来的？根据弦理论的计算，这些额外维度的卷曲方式（称为“模”）有极其庞大数量的可能组合。
令人震惊的是，这种卷曲方式的每一种不同组合，都可能对应着一套不同的物理定律和基本常数。粗略估计，可能存在着 $10^{500}$ 甚至更多种可能的卷曲方式，这就意味着可能存在着数量庞大到难以想象的、具有不同物理性质的宇宙。我们所在的宇宙，只是这巨大“景观”（landscape）中的一个特定“山谷”。这种多重宇宙可以被想象成一个巨大的、多维度的“状态空间”。
3. 量子力学的“多世界诠释”：
量子力学在描述微观粒子行为时，会遇到“叠加态”和“波函数坍缩”的问题。当一个粒子处于多种状态的叠加时，我们观测它时，它似乎会随机选择一个状态显现。主流的哥本哈根诠释认为，观测行为导致了波函数的“坍缩”。
而休·埃弗雷特三世在1957年提出的“多世界诠释”则提供了一个截然不同的视角：当发生量子测量时，波函数并没有坍缩，而是宇宙“分裂”了。在分裂的每个分支中，粒子都处于一个确定的状态。
这意味着每一次量子事件都可能导致宇宙分裂成无数个平行宇宙。这些宇宙可能与我们的宇宙差异微乎其微，也可能在某种程度上截然不同。这是一种“分支”式的多重宇宙。
4. 数学宇宙假说：
这是由物理学家马克斯·泰格马克提出的一个更具哲学色彩的假说。他认为，如果宇宙的结构是数学上一致的，那么任何逻辑上存在的数学结构，都可能对应着一个真实的物理宇宙。
换句话说，如果我们所处的宇宙可以用一套数学定律来描述，那么所有其他可以通过数学描述的体系，也可能真实存在着相应的宇宙。这是一种包含所有可能数学结构的“终极”多重宇宙。
二、这些理论的可信度有多高？
正如前面所说，目前为止，这些理论都停留在理论层面，缺乏直接的、可观测的证据。这使得多重宇宙的讨论常常被一些人质疑为“非科学”，因为它似乎不可检验。
然而，我们也不能轻易否定它的可能性，原因如下：
理论的内部一致性与解释力： 上述理论并非随意提出的。它们是在现有物理学框架（如广义相对论、量子场论）的基础上，为了解释现有观测数据（如宇宙微波背景辐射的均匀性、大尺度结构的形成）或解决理论内部矛盾而发展出来的。例如，暴胀理论极大地改善了我们对早期宇宙的理解，而弦理论是目前最有希望统一量子力学与广义相对论的候选理论之一。
“不可检验性”的辩证法： 许多科学理论在发展初期也是难以直接检验的。例如，爱因斯坦的广义相对论在提出之初，对光线在引力场中的弯曲的预测，直到日全食观测才得到证实。关键在于，这些理论往往能做出一些“间接”的、可以被检验的预言。对于多重宇宙，一些科学家正在探索可能的间接证据，例如：
宇宙微波背景辐射的异常： 如果我们的宇宙与其他宇宙发生过碰撞，可能会在宇宙微波背景辐射中留下特殊的“印记”或温度异常。一些研究人员正在分析CMB数据以寻找这类信号。
基本常数“微调”的解释： 为什么宇宙的基本常数（如引力常数、电子电荷等）恰好在我们观测到的这个值，才使得恒星能够形成、生命得以演化？这种“微调”现象似乎过于巧合。多重宇宙（特别是弦理论的景观）提供了一个可能的解释：在一个庞大的多重宇宙集合中，总会有某些宇宙恰好拥有适合生命存在的参数，我们只是恰好生活在其中一个。这是一种“人择原理”的应用。
特定引力波信号： 某些多重宇宙模型，比如某些版本的暴胀理论，可能会预言特殊的引力波信号，这些信号如果能被未来的引力波探测器捕捉到，将是重要的证据。
三、结论：可能性有多大？
与其给出一个数字化的概率，不如说：
理论上的“必然性”： 在某些理论框架内，例如永恒暴胀或弦理论的特定版本，多重宇宙的出现并非“可能”，而是“自然而然的推论”。如果这些理论最终被证明是正确的，那么多重宇宙就很有可能存在。
观测上的“未知性”： 然而，我们目前的观测能力仍然非常有限，我们尚未能直接探测到其他宇宙的信号。这就像在茫茫大海中寻找一艘具体的船，你可能知道它应该存在，但如果没有找到，就无法确定它是否存在。
科学探索的边界： 多重宇宙的研究，代表着人类探索宇宙认知边界的努力。它迫使我们思考宇宙的本质、物理定律的普遍性以及我们在宇宙中的位置。即使最终被证明不存在，其探索过程本身也极大地推动了我们对物理学和宇宙学的理解。
所以，多重宇宙存在的可能性有多大？它可能非常大，大到是某些前沿理论不可避免的推论，但也小到目前我们没有任何确凿证据能够支撑它。 这是一种在理论的深邃与观测的局限性之间徘徊的“可能性”。它更像是一个等待被验证的宏大猜想，一个激励着科学家不断前行的前沿课题。我们所能做的，就是继续深入研究那些孕育出它的理论，并努力寻找能够触及它们的间接线索。
网友意见
要看怎么定义“多重宇宙”吧。宇宙学家Tegmark把多重宇宙/平行宇宙分为四类：①视界之外的宇宙，②暴胀形成的“泡泡”，③量子力学的多世界诠释，④具有不同物理定律的宇宙。这个分类挺有意思，可以分别讨论一下。
一、视界之外的宇宙
这个还是比较容易理解的。哈勃定律告诉我们，宇宙是在膨胀的，与我们的距离为 的星系会相对我们具有一个退行速度 ，其中 是哈勃常数。因此，距离我们越远的星系退行速度越快，这样一来就存在一个距离（大约几百亿光年）使得这个距离之外的星系相对我们的退行速度超过光速。这意味着，存在一个宇宙学视界，我们只能观测到视界内的东西。而视界外的东西退行速度超过光速，与我们没有因果联系，我们无法获知它们的信息。因此一些人将视界之外的宇宙称为我们所在宇宙对应的平行宇宙。这种意义上的平行宇宙是大概率存在的，它和我们的可观测宇宙是连通的，只不过相对论限制那里的信息无法到达我们这里。
要说明的是，“退行速度”超过光速不违背相对论，因为这是空间本身膨胀造成的，没有任何信息在超光速传播。
二、暴胀造成的“泡泡”
暴胀是宇宙在其诞生的极早期可能经历的一场剧烈的指数膨胀过程——在其刚诞生秒内尺度急剧膨胀了大约倍，可以参考这篇回答：
所谓的“泡泡”指的是暴胀停止的区域。在暴胀理论中，宇宙空间的指数膨胀是由“暴胀场”的势能推动的。当某个区域的暴胀场势能落到极小值时，这个区域的暴胀就会结束。这个区域外的空间如果依然处于高势能的状态的话，那么区域外就会继续暴胀。停止暴胀的区域和继续暴胀的区域之间就会形成一个边界，就像是水中出现了一个泡泡一样。泡泡里是停止暴胀的区域，泡泡外是继续暴胀的区域，每一个泡泡内都包含着一个前面说的第一类宇宙。
一般认为暴胀场在空间中每一点的势能（密度）落到极小值是随机的，因此在极早期宇宙中，会有无数空间点随机地落入势能极小值，这些区域的暴胀就会结束，每个区域逐步发展成我们这样的宇宙。也就是说，暴胀会造成无数“泡泡”产生，我们在其中一个泡泡内，其他泡泡被一些人认为是所谓的第二类平行宇宙。这种意义上的多重宇宙存在的可能性还是不小的，毕竟它所基于的暴胀理论是有一些证据或动机支持的。当然，这个第二类平行宇宙也是在我们的可观测范围之外的，不过有一些研究认为它仍可能有一些可观测效应。
我尝试画了一下这个Tegmark认为的第一类以及第二类平行宇宙的示意图，按我的理解画的，如果画错了还请告诉我。
三、量子力学的多世界诠释
这种意义上的平行宇宙和前两个不一样，它是对量子力学的“测量”问题的一种诠释，认为处于叠加态的系统在测量后落入某个本征态的随机性在本质上是“世界”分裂为了多个，每个“世界”对应不同的本征态，处于不同“世界”中的人会观测到不同的结果。就好比薛定谔的猫，这种诠释方式认为我们在观测薛定谔的猫时“世界”分裂成了两个，一个世界中猫死了，另一个世界中猫还活着。当然，这里的世界和我们通常意义上的世界不一样，更像是一个抽象的东西。另外，这只是科普性的描述，真正的多世界诠释的思想比我说的要复杂很多。
要讨论这种意义上的多重宇宙存在的可能性的话，就相当于讨论多世界诠释是不是量子力学的正确诠释。然而，这个没有任何实验证据，谁都不知道他诠释的对不对，所以没法讨论这个问题。
四、具有不同物理定律的宇宙
Tegmark认为，所有具有自洽数学结构的宇宙都是有可能的，虽然它们的物理定律和我们的宇宙不一样，但没有任何条件限制它们不允许存在。这种意义上的多重宇宙我觉得只能说它们确实允许存在，但讨论它们没啥现实意义。不过，这倒是个很好的科幻题材，从不同的物理定律出发构建一个科幻的世界，想想就有趣。
最后，环球科学杂志出过一期多重宇宙专刊，叫《宇宙之外》，里面也有Tegmark写的三篇科普文章，有兴趣的读者可以找来看看。
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