本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
19世纪后期的奥地利物理学家兼哲学家恩斯特·马赫曾公开否认原子的真实性。“你见过原子吗?” 他嘲讽地问原子倡导者。今天,许多科学家对可见宇宙并非孤立存在,而只是众多宇宙之一——宇宙碳酸化泡沫中的一个气泡,即多重宇宙——的观点也抱有类似的嘲笑。
多重宇宙的反对者声称,你无法看到这些其他的宇宙,所以这个想法是无法检验的。此外,援引多重宇宙来解释现实是对奥卡姆剃刀原则的粗暴违反,奥卡姆剃刀原则倾向于简单的解释而不是复杂的解释。
但是,马赫当然在原子问题上是错误的。纵观历史,那些反对多重宇宙的人最终也被证明是错误的。事实上,多重宇宙的最早倡导者是提出原子存在的古希腊人。留基伯和德谟克利特认为,他们的原子理论需要无限的世界(“世界”与“宇宙”同义)。他们后来的追随者萨摩斯的伊壁鸠鲁也宣称存在多个世界。“存在无限个与我们这个世界相似和不相似的世界,”他断言。
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然而,亚里士多德强烈认为逻辑只需要一个宇宙。他的观点一直流行到1277年,当时巴黎主教宣布,教授亚里士多德观点的中世纪学者将被驱逐出教会——因为他们否认上帝有能力创造他想要的任意多个宇宙。随后的几个世纪里,争论不断。一些人认为上帝可以创造更多的宇宙,但可能没有;另一些人则坚持认为现实包含“多个世界”。
在16世纪,哥白尼颠覆了这个问题。哥白尼没有采用亚里士多德的宇宙观(地球在中心,行星附着在旋转的球体上环绕地球),而是将太阳放在中心,行星(包括地球)围绕太阳运行。宇宙变成了一个太阳系,以恒星球为界。此后不久,英国的托马斯·迪格斯重新绘制了哥白尼的图像,恒星散布在遥远的太空中,而不是固定在一个球体上。这提出了在天空中散布着多个太阳系宇宙的可能性。乔尔丹诺·布鲁诺可能受到迪格斯的影响,宣称上帝的荣耀“不在于一个太阳,而在于无数个太阳;不在于一个地球,一个世界,而在于成千上万,我说是在于无限的世界”。
布鲁诺的同代人,著名天文学家约翰内斯·开普勒不喜欢这个想法。他将宇宙视为太阳系。我们视线之外的类似世界是不科学的。“如果它们没有被看到,”开普勒宣称,“那么它们因此与天文学无关。” 他坚持认为,任何超出可见范围的东西“都是多余的形而上学”——这种观点与今天许多人对多重宇宙的态度惊人地相似。
当然,开普勒是错误的。后来的望远镜揭示了大量遥远的恒星,它们聚集在一个透镜状的圆盘中,即银河系(太阳是其中一员)。正如哥白尼表明地球是太阳系宇宙的一部分一样,太阳系也变成了银河系中众多“宇宙”之一。宇宙再次被重新定义——不再是一组环绕地球的球体,或一组围绕太阳运行的行星,而是现在一个巨大的恒星圆盘,周围是空虚。
然而,在虚空中出现了模糊的光斑,称为星云。伊曼努尔·康德和其他人推测,这些光斑实际上是星系本身,只是非常遥远——岛宇宙,用美国天文学家奥姆斯比·麦克奈特·米切尔在19世纪40年代创造的术语来说。这种新的多重宇宙愿景也遭到了嘲笑。天文学作家艾格尼丝·克拉克在19世纪末宣称,“没有哪个有能力的思想家”相信岛宇宙。这是一个已经退回到“被抛弃和半遗忘的推测领域”的想法。
但多重宇宙再次胜出。1924年,埃德温·哈勃报告了证据,证明一些模糊的星云,如仙女座星系,确实是与银河系一样宏伟的岛宇宙。哈勃开创了今天对宇宙的定义,即一个巨大的膨胀时空气泡,其中充满了数十亿个这样的星系。
在20世纪80年代,一种关于宇宙如何形成的新解释,称为暴胀宇宙学,以一种新颖的方式复兴了多重宇宙的问题。如果最初启动我们宇宙存在的大爆炸之后是极快速膨胀(暴胀),那么同样的暴胀事件可能在太空的其他部分再次发生。如果暴胀理论被证明是正确的,那么我们的气泡将只是众多气泡之一。
当然,仅仅因为多重宇宙的倡导者在历史上是正确的,并不意味着他们这次肯定会再次正确。但多重宇宙的反对者肯定错了,他们说多重宇宙的想法不是科学,因为它不可检验。多重宇宙不是一个要检验的理论,而是其他可检验理论的预测。暴胀宇宙学实际上已经通过了许多检验,尽管尚未充分确立。
就此而言,其他宇宙原则上不可观测也并不一定是真的。如果另一个气泡与我们的气泡碰撞,那么大爆炸遗留下来的宇宙背景辐射中可能会出现明显的痕迹。即使没有这样的直接证据,也可能通过间接手段推断它们的存在,正如爱因斯坦在1905年通过分析悬浮在液体中的粒子的随机运动证明了原子的存在一样。
今天,原子实际上可以通过扫描隧道显微镜产生的图像“看到”。原子并没有在首次成像时突然变成真实的;它们在两个半千年的时间里一直是合法的科学实体。多重宇宙也一直是哲学-科学讨论的话题,时间同样长久。
至于奥卡姆剃刀,您可以咨询一下奥卡姆的威廉本人,这位14世纪的哲学家阐明了这一原则。在他那个时代,他是世界多元论最热情的倡导者。