我们的宇宙是群岛的一个岛屿？
太阳形成于45亿年前，但它要继续发光发热60多亿年后会油尽灯枯。太阳到时候会爆燃起来，吞没内行星。膨胀的宇宙会继续这个势头――大概会永远持续下去――注定会变得更加冷、更加空。引用一句伍迪·艾伦的话，永恒是十分漫长的，尤其是通向终点时。
见证太阳终结的任何生物都不会是人类，那些生物与我们的差别会像我们和虫子的差异一般大。后人类的进化（在地球上和地球以外的远方）可能像达尔文进化（导致人类诞生）一样漫长，甚至更为奇妙。进化会加速；进化的发生可能通过技术时序表上的“智能设计”，其速度比自然选择快许多，受到遗传学和人工智能（AI）领域进展的驱动。长期的未来大概属于电子“生命”，而不是有机“生命”。
以宇宙学术语（或者更确切地是从达尔文主义的时间框架）来说，1000年只是一瞬间。所以，让我们“快进”到不只是数个世纪，或者数千年的程度，而是“快进”到比它长了数百万倍的“天文学”时序表。在我们的星系中，星球诞生和死亡的“生态”会逐渐变得更加缓慢，直到被银河系与仙女座星系发生碰撞的“环境冲击”震动到，那可能发生在40亿年之后。我们的星系、仙女座星系和比它们小的同伴（如今构成了被称为本星系群的东西）的残骸随后会汇聚成一大群无定形的恒星。
但是在宇宙尺度上，万有引力被一股潜伏于空旷太空的神秘力量完全盖过，那股力量推动各个星系远离彼此。星系加速远离，消失在视界外，很像是物体落入黑洞中的翻转版本。在1000亿年之后，留在视野中的东西将会只有本星系群中死亡和垂死的恒星。但那些能延续数万亿年的星球，或许有足够的时间让生命系统获得复杂性和“负熵”，达到顶点。所有曾经存在于恒星和气体中的原子能够转换成细微复杂的结构，复杂程度堪比生命体或硅晶片――不过是在宇宙尺度上。在昏暗化的背景下，质子可能衰变，暗物质粒子湮灭，当黑洞蒸发和寂静下来时，偶尔出现闪光。
1979年，弗里曼·戴森（Freeman Dyson）发表了一篇如今已是经典的论文，旨在“建立宇宙命运的数值边界”。即使所有物质以最理想的方式转化成一台计算机或超级智能，它可以处理的信息是否存在限制？是否能思考无限数量的想法？答案要视宇宙学而定。在低温条件下，执行计算耗费较少的能量。对于我们似乎处于其中的这个宇宙，戴森得出的界限会是有限的，但假如“思考者”处于凉爽环境，进行缓慢的思考，那么界限将会最大化。
我们对于空间和时间的了解是不完备的。爱因斯坦的相对论（描述引力和宇宙）和量子原理（对于从原子尺度上理解事件至关重要）是20世纪物理学的两大支柱，然而统一二者的理论仍然是未完成之事。当前的学术思想暗示：是否能取得进展取决于能否完全理解看起来也许是世上最简单的实体――“纯粹”的空旷空间（真空），这是世间所有事情发生的场所；它也许有丰富的结构，但在尺度上比一个原子小了一秭（1024）倍。根据弦论，假若以这种放大方式来审视，普通空间中的每个“点”都可以展现为多个额外维度下的紧密褶皱的折纸。虽然存在竞争的理论，但那些理论也要借助相同的小尺度。
相同的基本规律适用于我们用望远镜观察的整个范围。假如不是这样，假如原子在行为上“杂乱无章”，我们会在理解可观测的宇宙上毫无进展。但我们所能观测的范围也许不是全部的物理实体（physicalreality）；一些宇宙学家推测，“我们”的宇宙大爆炸不是唯一的一次，物理实体足够宏大，能够包容整个“多重宇宙”。
我们仅能看见有限的容量，即有限数量的星系。这基本上是因为地平线的存在，地平线是包裹我们的外壳，描绘出光从远方达到我们的最远距离。但如果你在海洋的中央，那层外壳就没有更多物理意义，只是描述出你的视野的圆圈。就连保守的天文学家也确信：我们的天文望远镜观测的时空范围（天文学家按照惯例称之为“宇宙”）仅仅是大爆炸产物的极小部分。我们预计：在地平线之外有着更多的星系，那些星系是我们无法观测到的，其中每一个星系（以及其中的任何智慧生命）将会像我们的星系一样演化。
有一个令人熟悉的想法是说，假如有足够数量的猴子给予足够的时间，它们终将会写出莎士比亚的著作（当然还有所有其他书籍，以及每一条能想象出来的连篇废话）。这种表述从数学角度是正确的。但是，在最后的成功之前的“失败”数量会是有着大约1000万位的数字，而可见宇宙的原子数量也只有80个数位。假如我们星系中的所有行星上爬满猴子，这些猴子从第一批行星形成起就一直在打字，那么它们顶多能打出一首十四行诗（它们敲出的东西会包括所有世界文学中连贯的只言片语，但不会有一部完整的作品）。要生成像一本书这么长的特定的字母组合是极其不可能，在可观测的宇宙中，甚至连一次都不会发生。当我们抛下骰子，我们最终会得到长长的一连串的6，但（除非它们被做过手脚）我们不会预期接连抛出100多个6，就算我们连续抛上10亿年的骰子，也是如此。
然而，假如宇宙延伸得足够远，任何事都可能发生，在我们地平线之外的远方某处，甚至可能有一个地球的副本。这就要求太空是非常庞大的，不仅仅是用100万个数位的数字来描述，而是要用10100个数位的数字来描述，也就是1后面跟着100个零。10的100次方被称为古戈尔（googol），有着1个古戈尔的零的数字被称为古戈尔普勒克斯（googolplex）。
给予充足的空间和时间，在某个地方会发生所有可能的系列事件，尽管几乎所有这些事件都在远离我们能观测的任何范围。考虑所有可能的选择，综合选项可以包括我们自身的副本。只要有需要做出一项选择，就有一个副本接受每一种抉择。你也许感觉你做出的一项选择是“定好的”。但这可能是种慰藉，在遥远的某处（远离我们的观测视界），你有个替身已经做出相反的抉择。
所有这些都能包含在“我们的”大爆炸的事后产物中，它能够延伸到极其庞大的范围。但不仅如此,我们按照惯例称为“宇宙”的东西，即“我们的”大爆炸的事后产物也许只是无限群岛的一个孤岛，只是整个时空的一部分。也许存在多次大爆炸，而不是仅仅一次。这种“多重宇宙”的每一部分可能以不同的方式冷却，也许最终受到不同规律的支配。正如地球是无数星球中一颗十分特别的行星；同样的，在极其宏大的尺度上，我们的大爆炸也可能是一次相当特别的大爆炸。在这种巨大扩张的宇宙视角下，爱因斯坦和量子的规律可能仅仅是支配我们宇宙的狭义定律。所以，空间和时间不但在亚微观尺度上有着复杂的“粒状结构”，而且在另一个极端尺度（远远超过天文学家所能探测的尺度）它可能也有着复杂的结构，类似于稻米生态系统中的动物群。我们目前对物理实体的概念可能相对于整体而言是局限的，就像将一匙水视为“宇宙”的浮游生物对于地球的看法。
碰撞路线：银河系与仙女座星系注定会发生碰撞，类似于NGC 2207星系和IC 2163星系之间的碰撞，这是哈勃空间望远镜拍下的照片
这可能是真的吗？21世纪物理学的一大挑战是要回答两个问题。首先，是否存在多次“大爆炸”而不是一次？其次（这个问题甚至更有趣），如果存在多次大爆炸，它们是否都受到相同物理学的支配？
如果我们在多重宇宙中，这会意味着第四次、也是最重大的哥白尼革命；我们早已经历过哥白尼革命，意识到我们的星系中有数十亿个行星系；然后意识到我们观测到的宇宙中有数十亿个星系。但如今这些并非全部，天文学家能观测的宇宙全景可能只是“我们的”宇宙大爆炸产物的极小部分，而这次大爆炸本身可能仅仅是无数大爆炸的一次而已。
乍看起来，平行宇宙的概念可能似乎太过神秘，而没有任何实际影响。但它可能（以其中一个变种）实际上提供了一种崭新的计算机前景：即量子计算机；量子计算机通过分享平行宇宙的几乎无限的计算负担，能在实质上超越最快数字处理器的极限。
50年前，我们还不确定是否曾经发生过宇宙大爆炸。譬如说，我在剑桥大学的导师弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle）就质疑宇宙大爆炸的概念，偏爱一种恒稳不变的“稳态”宇宙（他从始至终都没有完全转变想法，在他的晚年，他拥护折中的想法，也许称之为“稳态大爆炸”）。如今我们有了充足的证据，尤其是来自对原始背景辐射和大爆炸最初3分钟内生成的氢、氦和氘元素相对丰度的测量结果，凭此能描绘出宇宙的历史，追溯第一纳秒时超致密的宇宙状态，我们进行这番描绘的自信足以媲美地质学家推论出地球的早期历史。于是，在未来的50年里，希望我们可能拥有“统一的”物理学理论，通过日常世界的实验和观察予以确证，这种希望并非过分乐观。统一的物理学理论足以描述宇宙在10-36秒时发生的事，当时的宇宙密度和能量远高于当前物理学理论应用的范围。如果未来的理论预测出多重的大爆炸，我们应该慎重地看待那个预测，即使它不可能以直接的方式证实（正如我们相信爱因斯坦理论告诉我们关于无法观测的黑洞内部，因为这项理论已经通过我们能观测的领域内的众多测试）。
四次革命的第一次？第一次哥白尼革命将地球从太阳系中心的位置移除，第二次哥白尼革命确认我们的星系有许多行星，第三次哥白尼革命确认可观测宇宙中有许多星系。证明了我们的宇宙是许多宇宙的一个则象征第四次哥白尼革命
于是，到21世纪末，我们也许能够提问：我们是否生活在多重宇宙中，“宇宙”有多少类型。这个问题的答案将会决定：我们如何理解我们生活的“生态友善”的宇宙（与我们有朝一日能够联络的任何外星生命一起分享这个宇宙）。
我出版于1997年的著作《开始之前》（BeforetheBeginning）推测了多重宇宙的存在。书中论据的一部分是受到我们宇宙似乎“亲生命”（biophilic）和调试完美的特征的启发。假如物理实体涵盖了整个宇宙，各个宇宙的基本常数和规律“有所变化”，那么这点不会引起惊讶。大多数宇宙会夭折或荒凉，但我们会发觉自己身处在一个宇宙中，其规律允许出现复杂性。支撑这个想法的是20世纪80年代的“宇宙暴胀”理论，对于我们观测到的整个宇宙如何从微观尺度的事件“快速生成”，这项理论提供了新颖的见解。当弦论专家开始偏好存在多个不同真空的可能性，每种真空是受到不同规律支配的微观物理学的场所，这个理论获得进一步的严肃关注。
从那时起，我就在仔细审视这种学术观点的转变和这些想法（必须承认是猜测性的）的出现。2001年，我帮助组织了一场这个主题的学术会议。会议在剑桥召开，但不在剑桥大学。我在自己的家里主持了这场学术会议，我的家是剑桥市边上的一所农舍，一间改造后的谷仓为我们的学术讨论提供了相当朴素的地点。若干年后，我们召开了一次后续会议；会议地点十分不同：是在三一学院的一间相当庄重的房间，讲台后面挂着牛顿的画像（牛顿是三一学院最著名的校友）。
理论物理学家弗兰克·维尔切克（FrankWilczek）参加了这两次会议。他在学生时参与了阐述粒子物理学“标准模型”的工作，凭此为人熟知。当他在第二次会议上讲话时，他对比了两次会议上的氛围。他形容第一场会议的物理学家是荒野中的“边缘”声音，多年以来，这些物理学家宣传关于基本常数和另类宇宙的古怪主张，他们关注的领域和研究方式似乎与理论物理学的共识前沿不同，因为理论物理学忙碌于如何成功构建独特和数学上完美的宇宙。但是在第二次会议上，他注意到“前沿已经大步前进，加入到荒野中的先知队伍里”。
数年后，我是斯坦福大学的专家组成员，担任主席的天文学家鲍勃·科什纳（BobKirshner）问我们：“以程度来说，‘你会用你的金鱼、你的狗还是你的性命打赌’，你对于多重宇宙概念有多少自信？”我说，我差不多到拿狗来打赌的程度。俄罗斯裔宇宙学家安德烈·林德（AndreiLinde）已经花费25年时间宣传“永恒暴胀”理论，他说自己几乎会赌上性命。后来，听说这段轶事后，杰出的理论物理学家史蒂文·温伯格（StevenWeinberg）说，他会开心地赌下马丁·里斯的狗和安德烈·林德的性命。
在这件事尘埃落定之前，安德烈·林德、我的狗和我都会死去。多重宇宙不是形而上学，它是高度推测性的理论，是令人激动的科学，而且它也许是真的。
资料来源Nautilus
责任编辑 岳峰
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本文作者马丁·里斯（MartinRees）是英国宇宙学家和天体物理学家，同时担任皇家学会天文学家。本文节选自《论未来：人类的前景》（OnTheFuture: ProspectsforHumanity），马丁·里斯著，普林斯顿大学出版社2018年出版。