史蒂芬霍金的最后一篇科学论文探索了多元宇宙的奥秘——但这并不是什么大事

斯蒂芬·霍金于三月去世，这促使我们所有人花点时间思考这位著名物理学家对科学界的影响，以及他的研究以无数种方式影响了我们对宇宙的看法。事实证明，他并没有完全结束。霍金的最后一篇论文终于在周三发表在《高能物理学杂志》上，虽然它并不像许多媒体报道的那样具有科学突破性，但它仍然对理论物理学中讨论最多的概念之一：多元宇宙，进行了相当有趣的、霍金式的解读。

多重平行宇宙存在的想法源于膨胀，即宇宙在大爆炸后以超光速反复爆发，膨胀速度极快。许多科学家认为，在这些爆发过程中，量子层面上最小的能量点会膨胀成更大的时空口袋——实际上是整个单独的宇宙，它们可能、可以想象地存在于任何地方，在一个不断膨胀的更大的多元宇宙中。

赞同这一观点本质上意味着假设如果多元宇宙继续膨胀，单个宇宙就会无限地产生。对一些人来说，这是一个难以接受的事实。你可以把霍金和他的合著者、比利时鲁汶大学的托马斯·赫托格算在这些怀疑论者之中。

因此，霍金和赫托格创建了一个更简单的多元宇宙模型框架，该模型限制了可以形成的新宇宙数量，并确保它们遵循与我们已知的宇宙相同的物理定律。与旧的多元宇宙理论不同，旧的多元宇宙理论认为宇宙是空的和满的、不稳定的和无聊的、瞬间死亡的或未来很长的寿命，这些理论更符合外行人对平行宇宙的概念。

这篇新论文可以说是“无边界”提议的更新，这是霍金和美国物理学家詹姆斯·哈特尔在 20 世纪 80 年代研究的课题。霍金和赫托格利用 80 年代尚不存在的弦理论衍生的新数学，得出结论：我们自己的宇宙与这一想法相符，而且我们的多元宇宙比我们根据永恒膨胀所预期的要小。

“我们的模型与膨胀理论非常吻合，该理论认为我们的宇宙在最初阶段经历了一段非常快速的膨胀期，”赫托格说。“但我们的模型与导致多重宇宙的膨胀的普遍推断完全相反。”

这是个很不错的想法！只是乍一看并不像外行人想象的那么特别。首先，它仍然是一篇理论论文；没有真正的方法来测试它或对这种宇宙学进行任何形式的观察。从实践角度来看，它根本不实用。最初的“无边界”提议是推测性的，这些最新的结论也是如此。

哈佛大学理论物理学家、著名的膨胀理论怀疑论者阿维·勒布 (Avi Loeb) 表示：“这篇论文的主要结论只是一种猜想，并没有得到数学证明。这是一篇令人振奋但并非革命性的论文。”

此外，它并不是一个轰动性的框架。“这篇论文是我们多年来一直追求的研究方向的顶峰，在很大程度上是由与多元宇宙相关的问题推动的，”赫托格说。它不是作者脑海中突然闪现的灵光一现，而是理论物理学缓慢燃烧的一个例子。

与勒布一样，斯坦福大学理论物理学家、膨胀理论先驱安德烈·林德认为，重要的是将这些发现定性为推测，而不是最终结论。但他确实表示，这些发现“可能仍然非常重要，而且，正如霍金的许多重要言论一样，它可能引发这一方向的富有成效的工作。这是一个极其复杂的研究领域，因此了解斯蒂芬·霍金对此的想法非常重要。”

勒布还认为，这篇论文对多元宇宙理论“有问题的”观点进行了修改，即所有可能发生的事情都会发生无数次，这令人鼓舞。“这个理论是不可证伪的，因为一切皆有可能，”他说。“传统物理学的优点在于，它的理论可以通过实验来证伪。科学是一种学习体验。如果我们放弃证伪我们的想法的可能性，那么我们将不会从实验中学到任何东西。”

但当然，霍金和赫托格的理论也是不可证伪的。

相反，这篇论文之所以让人兴奋，可能只是因为它是霍金的最后一篇论文。这篇论文长期以来一直可供物理学界阅读和讨论，直到 4 月 20 日才提交给 JHEP 并被接受发表。公众对它的兴趣激增，他们渴望看到霍金写的最后一篇文章。这当然不会削弱它的影响力，但把它说得比实际更大就有点愚蠢了。

霍金已经无法再为我们带来更杰出的成果，这真是令人遗憾。“当然，我非常享受与霍金的合作，”赫托格说。“但我很遗憾斯蒂芬今天不能和我们一起庆祝这篇论文的发表，也不能参与我们未来的宇宙学冒险。”他肯定不是唯一一个。