人类生活在一个宇宙中；这是一个事实。 然而，值得争论的是，这个宇宙是否生活在其他宇宙的海洋中——一个多元宇宙。
多元宇宙的想法是许多科幻小说的题材——但它也是一种真正的可能性（或者更确切地说是一组多种可能性），一些科学家认真对待并进行研究。
多元宇宙的概念出现在现代物理学的几个分支中。 例如，在量子力学中，一个粒子同时存在于所有可能状态的叠加态中——直到有人试图对其进行测量。 那时，可能性坍缩，并且一个物理状态对观察者变得显而易见。 然而，量子力学的“多世界”解释提出，测量可能显示的所有可能状态都在不同的宇宙中上演，每个宇宙都有不同版本的观察者。
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多世界解释或许是最著名的多元宇宙科学思想。 但这远非唯一一个。 在他的新书《多元宇宙的诱惑：额外维度、其他世界和平行宇宙》中，费城圣约瑟夫大学的物理学家保罗·哈尔彭探讨了这些潜在的平行现实，以及它们的历史和演变、它们的哲学以及它们对科学本质提供的见解。
《大众科学》与哈尔彭谈论了多元宇宙的概念如何与现代物理学相符，科学家迄今为止掌握的证据，以及这一切对我们存在本质的意义。
以下是采访的编辑文本。
究竟什么是多元宇宙？
关于多元宇宙有不同的想法：文化观念和科学观念。 这些概念往往非常不同。 文化观念适用于人类生活。 人们想知道如果他们搬到不同的城市、换了不同的工作、决定追求不同的爱好或建立了不同的关系会发生什么。 他们想象自己没有走的路，并试图想象会发生什么。
在科学中，这个想法可以分为量子多元宇宙和宇宙学多元宇宙。 量子多元宇宙是对量子物理学中进行测量时会发生什么以及人类生活如何与量子世界联系起来的问题的可能答案。 这在 1957 年由一位年轻的研究生 休·艾弗雷特三世 通过多世界解释解决。 他推测不同的可能性分裂成不同的宇宙——并且人类体验到多种现实，但并不真正了解他们的分身。
还有宇宙学多元宇宙，它认为一个称为暴胀的过程，即被认为是宇宙早期阶段的快速膨胀，在早期宇宙和其他地方相对容易实现，并且始终都在发生。 它导致其他气泡宇宙膨胀，我们的宇宙也膨胀了，所以它们目前超出了我们的范围。
我们宇宙的哪些属性让物理学家认为多元宇宙可能是对现实的正确解释？
我们宇宙的参数似乎在星系、恒星、行星和生命形成的正确范围内。 如果这些常数——引力强度、电磁相互作用强度等等——稍微调整一下，那么行星和我们所知的生命就永远不会形成。 这有时被称为精细调整问题。
物理学家布兰登·卡特在 1970 年左右提出了这种精细调整的一个原因。 他认为，也许我们宇宙飞地中的某些东西，甚至可能是我们整个宇宙，都是特殊的。 也许，那么，我们应该考虑所有其他可能性，并考虑为什么我们在这个宇宙分支中而不是在其他分支中。 这可能与存在一系列可能的宇宙有关，而我们恰好是少数几个可以支持结构形成并最终导致我们所知的生命的宇宙之一。 但在大多数其他版本中，我们不会在这里。
其他宇宙的一个问题是，如果它们存在，它们就超出了我们的感知范围。 科学家目前没有直接测试多元宇宙想法的方法。 在您的书中，您列出了一些间接测试的想法，并指出未来我们可能会提出巧妙的直接实验。 但是，多元宇宙目前无法检验意味着什么？
现在物理学中还有其他一些永远无法直接测试的想法。 例如，宇宙正在膨胀和加速，光速是有限的，所以我们永远无法看到超出一定半径的宇宙部分。 大约 460 亿光年之外，我们只能发挥想象力。 但可能是自然界在可观测范围之外有惊喜，而我们永远不会知道。
量子不确定性也限制了我们一次可以观察到的东西。 由于海森堡不确定性原理，即使在理论上，我们也不能同时绘制出宇宙中所有粒子的位置和动量。
事实是，物理学已经发展到一个有很多东西无法直接测量的地步。 如果我们可以提出一个解释可观测宇宙内一切事物的理论，并且它需要参考多元宇宙，那么一部分科学家会说，“好吧，我们需要接受有些事情是我们永远不会知道的。” 还有一些人可能会顽固地追求其他可能性。
我认为每个人都会同意，如果我们能提出一个自洽的、包罗万象的、不依赖于不可观测事物的宇宙理论，那会更好，但这可能不会发生。
一些研究人员表示，如果某些东西无法以传统方式检验，那么它就不是科学——它是伪科学。 对您来说，科学的目标是试图找到宇宙的真相，还是仅仅找到可以通过实验证明的东西？
人类有一个雄心壮志，试图了解其世界中的一切，而现在这已成为其宇宙中的一切。 我们是一群非常大胆的人，生活在一个星球上，这个星球只是万物中相对微小的一部分。 我们使用我们的仪器来尽力了解它。 我们使用不同的工具，其中一个工具是理论物理学； 另一个工具是直接观察。 我们希望这些方法能够匹配，但有时会存在滞后。 有时实验结果是理论无法解释的。 有时存在理论模型——例如广义相对论——看起来如此引人注目，以至于在没有观察的情况下也存在一定程度的接受，并且科学只是在稍后才产生实验结果。
理论中存在一些令人兴奋的想法，需要一段时间才能检验，所以人们必须要有耐心。 但是，当然，如果出现一个更好的理论，与实验测试相匹配，那么人们会蜂拥而至地选择更好的理论。 他们不会总是等待原始理论得到证实。
您认为大多数物理学家对多元宇宙的想法持开放态度吗？
当我采访不同的人时，我有些惊讶。 一些我认为非常注重观察、头脑冷静的科学家，结果却对多元宇宙的想法非常开放。 然后另一些人，他们有自己的，也许是影响深远的想法，结果却划清界限，说，“不，我们不能有多元宇宙，但我们可以有其他这些东西。”
不同的理论家有自己的品味。 一个研究人员的限制可能与另一个研究人员的限制完全不同。 其中涉及一定的个人哲学。
我想人总是人，即使在科学领域，也有自己的偏好。
即使您是训练有素的物理学家，并且一切都基于物理定律以及广义相对论和量子物理学之类的东西，也总是有一些哲学偏好的空间。 有些物理学家真的很喜欢认为时间是一种幻觉，而另一些人则喜欢认为时间是真实的。 这接近于哲学，因为我们很难，甚至不可能，跳出时间之外说，“嘿，等一下，这从头到尾都是一个幻觉。 实际上，世界是永恒的。” 我们真的做不到。 因此，我们只能推测时间是否真的在物理上流逝，或者实际上，时间和空间是否处于同等地位，而我们只是身处某种幻觉领域，时间在我们自己的头脑中流逝。
您希望《多元宇宙的诱惑》传达什么总体思想？
我希望人们欣赏理论物理学中可能性的范围——即使是那些被广泛接受的事物，例如广义相对论和量子物理学——并理解所有这些可能性如何以某种方式过滤到我们今天观察到的宇宙中，这是一个巨大的谜团。 鉴于所有选择，事物为何如此，这是一个谜。