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多重宇宙是科學嗎?


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關於多重宇宙是否存在的爭論由來已久,現在,宇宙學的進展能讓我們重新審視這個問題。

19世紀末,奧地利物理學家、哲學家恩斯特·馬赫(Ernst Mach)曾公開否認原子的存在。他諷刺地問那些原子的擁護者:「你們見過原子嗎?」今天,許多科學家也在用相似的態度嘲諷著一個觀點——我們所見的宇宙並非單獨存在,它只是多重宇宙「泡泡」中的一個。

多重宇宙理論的反對者認為,我們無法看到其他的宇宙,因此這個理論無法被證明。此外,他們還認為用多重宇宙理論來解釋現實,明顯違背了奧卡姆剃刀理論(Occam‘s razor)。奧卡姆剃刀理論認為簡單的解釋優於複雜的解釋。但馬赫對原子的看法,毫無疑問是錯誤的。

縱觀曆史,反對多重宇宙的人總會被證明是錯誤的。事實上,最早提出多重宇宙的正是提出原子論的古希臘哲學家留基伯(Leucippus)和德謨克利特(Democritus),他們認為原子理論需要一個無限大的宇宙。然而,亞裏士多德(Aristotle)堅定地認為邏輯上只需要一個宇宙。這個觀點一直持續到了1277年,當時的巴黎主教認為這個觀點否定了上帝的力量,宣布將傳授亞裏士多德觀點的學者逐出教會。隨後,爭論又持續了幾個世紀。

到了16世紀,哥白尼(Copernicus)徹底改變了這個問題的爭論方向。不同於亞裏士多德的宇宙模型(地球在中間,周圍的天體位於繞地球運行的球面上),哥白尼把太陽放在中心,而行星(包括地球)位於繞太陽運行的軌道上。在這個「太陽系宇宙」中,恒星都位於繞太陽系運行的球面上。不久後,英國人托馬斯·迪格斯(Thomas Digges)重新繪制了哥白尼的宇宙圖像:恒星離太陽系遠近不同,而不是固定在一個球面上。這也增加了太空中存在多個太陽系宇宙的可能性。

後來,科學家通過望遠鏡發現,大量的恒星在一個距離較遠的區域中聚集成了一個圓盤狀結構——銀河系。正如哥白尼證明地球只是「太陽系宇宙」的一部分,太陽系也只是銀河系眾多「宇宙」中的一個。宇宙的定義再次被改寫:它是一個被虛空包圍、由恒星組成的巨大圓盤。

但在銀河系之外,還存在一些被稱為星雲(nebulae)的模糊斑點。19世紀40年代,美國天文學家奧姆斯比·麥克奈特·米切爾(Ormsby MacKnight Mitchel)將它們描述為宇宙島(Island Universes)。但此後,多重宇宙的觀點再次遭到了嘲笑,一度被拋棄、遺忘。直到1924年,埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)發現,一些模糊的星雲(如仙女座星雲)確實是像銀河系一樣巨大的宇宙島。哈勃最先提出了當今宇宙的定義:宇宙就像在時空中不斷膨脹的氣泡,由數十億個類似銀河系的星系組成。

20世紀80年代,一種有關宇宙形成的新解釋——暴脹宇宙學(inflationary cosmology)為多重宇宙的爭論提供了新觀點。如果在宇宙大爆炸後,宇宙極其快速地膨脹(暴脹),那麼這個過程可能會在其他地方重演。如果暴脹理論被證明是正確的,那麼我們的宇宙將只是眾多宇宙泡泡中的一個。

當然,這並不意味著多重宇宙一定正確。但多重宇宙的反對者僅因為無法驗證就認為它的存在不科學,這種說法明顯是錯誤的。雖然我們不能直接檢驗多重宇宙,但它是基於其他可以驗證的理論的預測結果。事實上,盡管暴脹宇宙模型還沒有完全建立,但它已通過了許多檢驗。

另一方面,其他宇宙的存在在理論上也並非完全不可觀測。如果另一個宇宙與我們的宇宙相撞,從宇宙大爆炸殘留的宇宙微波背景輻射中,我們有可能找到明顯的痕跡。即使沒有這類直接證據,多重宇宙的存在還可以通過間接方法推斷,就像1905年愛因斯坦通過分析液體中懸浮粒子的隨機運動,證明了原子的存在一樣。現在,科學家已經能夠利用掃描隧道顯微鏡產生的圖像真正「看見」原子了。

至於奧卡姆剃刀原理,我們能查閱到一個曆史事實:在14世紀,哲學家威廉·奧卡姆(William Occam)不僅提出這一原則,他還是多重宇宙理論最熱切的支持者。


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