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约400年前，大物理学家牛顿对宇宙是否有边百思不得其解。他说：“若我站在宇宵边上，伸出我的右手，然后，再站到右手伸出的地方，如此一直下去，岂非宇宙无边?但若它无边，那么宇宙中的热量势必消散得无影无踪，哪还有现在这个世界呢?”
20世纪60年代大爆炸论胜出，按此论，我们宇宙始于140亿年前，时空中一个高温、密实的点中，突然爆出一个火球，继而激烈膨胀，温度逐渐下降，故可观察宇宙的跨度为140亿光年。按宇宙学大师霍金的看法，我们的宇宙是有限而无边，宛如地球那样。
而今物理学家碰上了类似牛顿的猜想：既然在时空点上会爆出我们宇宙，那么在其他时空点上难道不会照此办理?理论上有一个称之弦论的理论，它还延伸出多宇宙世界的概念。
美国哥伦比亚大学的理论家格林，十分热衷于弦论，他一直在宣传它的优点，认为该理论将引向万物论，从而得以解释宇宙和我们自身。但格林认为弦论有个不足之处，即“在原理上它允许多宇宙的存在”。不过，格林他希望最终该理论能排除极大多数宇宙的可能性，而挑出一个真实宇宙，即我们的宇宙。
不过现在弦论的理论家正开始变化，即他们对该理论的雄心，可能是一种误导，或许，我们的宇宙并非是唯一的。格林也如此，他说：“你沿着物理学的多条小径已走得相当远了，现在碰上了一种可能性，即我们宇宙是众多宇宙中的一个。”我们正处在我们能存活的那个宇宙中。
这种探索将继续下去。我们回顾一下，我们从地心说，进而为日心说，此后我们知道，太阳只不过是银河系中2000亿颗恒星中的1颗，而如此巨大的银河系，又只是拥有2000亿个星系的宇宙中的一员。而今，似乎事情又在更大的放大倍数下重复一次。现在，带着我们地球运行的宇宙，似乎已变成一个更为浩瀚宇宙中的一潭死水。我们不得不接受这种看法，即我们宇宙是一个偶然事件，这是无法解释的，只有在多宇宙论中，才能摆脱这一困境。
苏联物理学家林得是较早的多宇宙论的支持者。20世纪80年代林得扩展和改进了所谓暴胀思想，他说，在大爆炸后不到1秒的时间内，宇宙经历了指数级的膨胀时期。暴胀成功地解释了为何宇宙从各个方向看去，是十分相同，为何时空显得“扁平”。而按爱因斯坦的看法，它应是弯曲的。
林得认为，或许是偶然的事件，也可能是永远的。因此，一旦时空开始暴胀，它可能在某个区域停下来，而在别处重新启动更猛烈的暴胀，这种过程将持续到无限，从而拼揍出一个具有不同特性区域的时空。暴胀可能在某呕域停下来，它何时和如何停止决定了那里基本粒子的确切类型和特性，以及控制它们行为的物理定律。林得认为，我们宇宙就是这个多宇宙世界中的一员。
不过多宇宙论一直受到人们的怀疑，直到1988年，它才为人们接受。当时，天文学家曾在研究遥远的超新星时发现，跟一直以来理论的预言相反，时空膨胀不是在逐渐慢下来，而是在加速。他们把这一现象归因于真空空间含有低密度的能量，且随着宇宙年龄的增长，它对引力施加的斥力日益增强。这就是所谓的暗能量，或称宇宙学常数。
这一发现是一个不小的突破，自此，物理学家期望从第一原理中，推导出自然界的基本常数值。可是看来事情并非如此，弦论中没有这些，其他理论也无法预言出宇宙学常数的观测值。
若我们宇宙是多宇宙世界的一个部分，那么我们可把宇宙学常数值归诸一个偶然性。这一思想是简洁的，即每个宇宙的物理定律和基本常数都是随机决定的，而我们碰巧存活在一个适于生命的地方。
那么弦论是如何认识时空和物质的呢?在它看来，所有的物质粒子和自然力皆出于十维空间中甚细弦的振动。但实际上，我们并没见到这些额外的六维空间。几十年来，数学家一直在研究究竟有多少种不同的致密时空类型，结果令人惊讶，竞有10500个以上的类型。
每一种类型皆给出不同的时空真空特性。因此，不同的宇宙有它自己的真空能、基本粒子和物理定律。格林希望有一种唯一性的原理，它将把产生我们宇宙的特殊的时空性质从中挑出。
可是这种希望很渺茫。2004年，纽约州立大学的M.道格拉斯和斯坦福尼亚大学的L.塞斯根，他们概观了弦论迄今的发展，认为时空的所有理论类型都是真实的物理实体，也即它们都是宇宙世界。为描述10500种不同的宇宙，塞斯根称之为“景色”——弦论的景色。
把暗能量和弦论联系起来，物理学家开始重新看待多宇宙论。塞斯根说：“现在人们相信，唯一性已被抛弃。现在我们也许永远也不能解释，宇宙为何是这个模样。”但他同时认为，这并非意味着我们就无所作为了。我们可以在多宇宙论的范围内提出有意义的问题，而不是像过去那样询问我们宇宙是否唯一。那么提些什么问题呢?诸如，我们能否在“景色”中找到对应我们宇宙的那个确切的点，或者至少在“景色”中找到那些极像我们宇宙的部分?我们是否能从第一原理中推导出我们宇宙的特性，或者确定这些特性是随机的?
但弦理论家因急于开拓“景色”，而不大乐意去探索上述问题，认为这些较为琐碎。这样，他们不得不面临研究10500宇宙集系的挑战。可是10500这个数目究竟是什么概念，要知道，我们宇宙中的原子数还远不及此数。不要说去研究每个宇宙特性，即使把它们一一列出都是难以办到的。
不过弦理论家近来有较大进展，他们已研究出“景色”的数学模型——峰和谷的地形。在模型中，谷代表具有自己参数和场的空域。
一个宇宙如何按照这一地形图来演进呢?想象一个宇宙从一个时空点中爆出，这个婴儿宇宙充满场，它的特性因量子起伏而变化。若暴胀条件已成熟，这个点会长大并改变其性质。暴胀过程可能因压破而中止，继而迅速扩胀，或者又孵出其他的时空点。
按照模型，婴儿宇宙始于一个谷，因量子起伏而坠穿邻近的峰，最终止于具有不同特性的其他的谷。宇宙利用坠穿从这一谷到那一谷，直至到达一个可使暴胀完全稳定的区域。
康奈尔大学的H.塔艾说：“整个图景可归结为一个结论，即‘景色’中具有永恒暴胀。”在永恒暴胀模型中，时空始于高能量密度，随着时空膨胀，能量密度慢慢下降。我们的探索是在10500宇宙中，找出跟林得关于永恒暴胀要素相匹配的那个时空位形。最近斯坦福大学的乌尔斯汀和A.莱斯脱沃在‘景色’模型中找到一个区域，适于林得永恒暴胀的产生。
这是一个有希望的开端，但塔艾认为，弦论中的永恒暴胀，并非是一个成熟的概念。物理学家可能正开始利用弦论的宇宙学模型，它具有不同的、可能导致暴胀的初始条件。
回答这些问题的关键是实验，要测试各种不同理论的预言。例如，在乌尔斯汀的模型中，其能量密度很高，足以产生强引力波，这是宇宙高速膨胀时所产生的时空波纹，这种波纹将极化宇宙微波背景中的光子，而这种印记，今天是可测得的。欧洲航天局的普朗克卫星就是为此而发，它不久将升空去寻找任何极化现象。
若普朗克看到了它，这将有助于乌尔斯汀的模型和永恒暴胀。但是，即使普朗克支持永恒暴胀，理论家还是需要弦论对该概念的独立的论据。遗憾的是，没有一个弦论的具体预言，处在实验的范围之内，但有一个一般性的关键性质，可能不久即可确认。弦论需要宇宙具有所谓超时转的性质，它认为每一个已知粒子，都有一个更重的超对称伙伴粒子。
一个宇宙坠穿“景色”的情节，也将产生一个有关时空的唯一的预言。若我们宇宙通过这样的坠穿而涌现，那么该理论预言，今日的时空将永远微微弯曲，这是因为在这种情节中，暴胀不会持续很久，难以把宇宙整体弄得平坦。
今日的测量表明，宇宙是平坦的，但测量中的不确定性，仍留有时空微微弯曲的余地。塞斯根说：“若我们起源于一个真空的坠穿事件，那么我们宇宙该是负曲率的。”若最终表明，它是正曲率(似球形)的，那无疑对这个概念是一个重挫。
(张小宁插图)
20世纪60年代大爆炸论胜出，按此论，我们宇宙始于140亿年前，时空中一个高温、密实的点中，突然爆出一个火球，继而激烈膨胀，温度逐渐下降，故可观察宇宙的跨度为140亿光年。按宇宙学大师霍金的看法，我们的宇宙是有限而无边，宛如地球那样。
而今物理学家碰上了类似牛顿的猜想：既然在时空点上会爆出我们宇宙，那么在其他时空点上难道不会照此办理?理论上有一个称之弦论的理论，它还延伸出多宇宙世界的概念。
美国哥伦比亚大学的理论家格林，十分热衷于弦论，他一直在宣传它的优点，认为该理论将引向万物论，从而得以解释宇宙和我们自身。但格林认为弦论有个不足之处，即“在原理上它允许多宇宙的存在”。不过，格林他希望最终该理论能排除极大多数宇宙的可能性，而挑出一个真实宇宙，即我们的宇宙。
不过现在弦论的理论家正开始变化，即他们对该理论的雄心，可能是一种误导，或许，我们的宇宙并非是唯一的。格林也如此，他说：“你沿着物理学的多条小径已走得相当远了，现在碰上了一种可能性，即我们宇宙是众多宇宙中的一个。”我们正处在我们能存活的那个宇宙中。
这种探索将继续下去。我们回顾一下，我们从地心说，进而为日心说，此后我们知道，太阳只不过是银河系中2000亿颗恒星中的1颗，而如此巨大的银河系，又只是拥有2000亿个星系的宇宙中的一员。而今，似乎事情又在更大的放大倍数下重复一次。现在，带着我们地球运行的宇宙，似乎已变成一个更为浩瀚宇宙中的一潭死水。我们不得不接受这种看法，即我们宇宙是一个偶然事件，这是无法解释的，只有在多宇宙论中，才能摆脱这一困境。
苏联物理学家林得是较早的多宇宙论的支持者。20世纪80年代林得扩展和改进了所谓暴胀思想，他说，在大爆炸后不到1秒的时间内，宇宙经历了指数级的膨胀时期。暴胀成功地解释了为何宇宙从各个方向看去，是十分相同，为何时空显得“扁平”。而按爱因斯坦的看法，它应是弯曲的。
林得认为，或许是偶然的事件，也可能是永远的。因此，一旦时空开始暴胀，它可能在某个区域停下来，而在别处重新启动更猛烈的暴胀，这种过程将持续到无限，从而拼揍出一个具有不同特性区域的时空。暴胀可能在某呕域停下来，它何时和如何停止决定了那里基本粒子的确切类型和特性，以及控制它们行为的物理定律。林得认为，我们宇宙就是这个多宇宙世界中的一员。
不过多宇宙论一直受到人们的怀疑，直到1988年，它才为人们接受。当时，天文学家曾在研究遥远的超新星时发现，跟一直以来理论的预言相反，时空膨胀不是在逐渐慢下来，而是在加速。他们把这一现象归因于真空空间含有低密度的能量，且随着宇宙年龄的增长，它对引力施加的斥力日益增强。这就是所谓的暗能量，或称宇宙学常数。
这一发现是一个不小的突破，自此，物理学家期望从第一原理中，推导出自然界的基本常数值。可是看来事情并非如此，弦论中没有这些，其他理论也无法预言出宇宙学常数的观测值。
若我们宇宙是多宇宙世界的一个部分，那么我们可把宇宙学常数值归诸一个偶然性。这一思想是简洁的，即每个宇宙的物理定律和基本常数都是随机决定的，而我们碰巧存活在一个适于生命的地方。
那么弦论是如何认识时空和物质的呢?在它看来，所有的物质粒子和自然力皆出于十维空间中甚细弦的振动。但实际上，我们并没见到这些额外的六维空间。几十年来，数学家一直在研究究竟有多少种不同的致密时空类型，结果令人惊讶，竞有10500个以上的类型。
每一种类型皆给出不同的时空真空特性。因此，不同的宇宙有它自己的真空能、基本粒子和物理定律。格林希望有一种唯一性的原理，它将把产生我们宇宙的特殊的时空性质从中挑出。
可是这种希望很渺茫。2004年，纽约州立大学的M.道格拉斯和斯坦福尼亚大学的L.塞斯根，他们概观了弦论迄今的发展，认为时空的所有理论类型都是真实的物理实体，也即它们都是宇宙世界。为描述10500种不同的宇宙，塞斯根称之为“景色”——弦论的景色。
把暗能量和弦论联系起来，物理学家开始重新看待多宇宙论。塞斯根说：“现在人们相信，唯一性已被抛弃。现在我们也许永远也不能解释，宇宙为何是这个模样。”但他同时认为，这并非意味着我们就无所作为了。我们可以在多宇宙论的范围内提出有意义的问题，而不是像过去那样询问我们宇宙是否唯一。那么提些什么问题呢?诸如，我们能否在“景色”中找到对应我们宇宙的那个确切的点，或者至少在“景色”中找到那些极像我们宇宙的部分?我们是否能从第一原理中推导出我们宇宙的特性，或者确定这些特性是随机的?
但弦理论家因急于开拓“景色”，而不大乐意去探索上述问题，认为这些较为琐碎。这样，他们不得不面临研究10500宇宙集系的挑战。可是10500这个数目究竟是什么概念，要知道，我们宇宙中的原子数还远不及此数。不要说去研究每个宇宙特性，即使把它们一一列出都是难以办到的。
不过弦理论家近来有较大进展，他们已研究出“景色”的数学模型——峰和谷的地形。在模型中，谷代表具有自己参数和场的空域。
一个宇宙如何按照这一地形图来演进呢?想象一个宇宙从一个时空点中爆出，这个婴儿宇宙充满场，它的特性因量子起伏而变化。若暴胀条件已成熟，这个点会长大并改变其性质。暴胀过程可能因压破而中止，继而迅速扩胀，或者又孵出其他的时空点。
按照模型，婴儿宇宙始于一个谷，因量子起伏而坠穿邻近的峰，最终止于具有不同特性的其他的谷。宇宙利用坠穿从这一谷到那一谷，直至到达一个可使暴胀完全稳定的区域。
康奈尔大学的H.塔艾说：“整个图景可归结为一个结论，即‘景色’中具有永恒暴胀。”在永恒暴胀模型中，时空始于高能量密度，随着时空膨胀，能量密度慢慢下降。我们的探索是在10500宇宙中，找出跟林得关于永恒暴胀要素相匹配的那个时空位形。最近斯坦福大学的乌尔斯汀和A.莱斯脱沃在‘景色’模型中找到一个区域，适于林得永恒暴胀的产生。
这是一个有希望的开端，但塔艾认为，弦论中的永恒暴胀，并非是一个成熟的概念。物理学家可能正开始利用弦论的宇宙学模型，它具有不同的、可能导致暴胀的初始条件。
回答这些问题的关键是实验，要测试各种不同理论的预言。例如，在乌尔斯汀的模型中，其能量密度很高，足以产生强引力波，这是宇宙高速膨胀时所产生的时空波纹，这种波纹将极化宇宙微波背景中的光子，而这种印记，今天是可测得的。欧洲航天局的普朗克卫星就是为此而发，它不久将升空去寻找任何极化现象。
若普朗克看到了它，这将有助于乌尔斯汀的模型和永恒暴胀。但是，即使普朗克支持永恒暴胀，理论家还是需要弦论对该概念的独立的论据。遗憾的是，没有一个弦论的具体预言，处在实验的范围之内，但有一个一般性的关键性质，可能不久即可确认。弦论需要宇宙具有所谓超时转的性质，它认为每一个已知粒子，都有一个更重的超对称伙伴粒子。
一个宇宙坠穿“景色”的情节，也将产生一个有关时空的唯一的预言。若我们宇宙通过这样的坠穿而涌现，那么该理论预言，今日的时空将永远微微弯曲，这是因为在这种情节中，暴胀不会持续很久，难以把宇宙整体弄得平坦。
今日的测量表明，宇宙是平坦的，但测量中的不确定性，仍留有时空微微弯曲的余地。塞斯根说：“若我们起源于一个真空的坠穿事件，那么我们宇宙该是负曲率的。”若最终表明，它是正曲率(似球形)的，那无疑对这个概念是一个重挫。
(张小宁插图)