本文由尤金林 (Eugene Lim) 撰寫國王的倫敦學院，最初由對話。
平行宇宙的存在可能看起來像是科幻小說作家編造的東西，與現代理論物理學幾乎沒有關係。但我們生活在一個“多重宇宙由無數個平行宇宙組成的宇宙長期以來被認為是一種科學可能性——儘管這仍然是一個激烈爭論的問題物理學家之間。現在正在尋找一種方法來測試這一理論，包括在天空中尋找與其他宇宙碰撞的跡象。
重要的是要記住，多元宇宙觀點實際上並不是一種理論，而是我們目前對理論物理學理解的結果。這種區別至關重要。我們並沒有揮手說：「讓多元宇宙存在吧」。相反，宇宙可能是無限多個宇宙之一的想法源自於當前的理論，例如量子力學和弦理論。
多世界的解釋
你可能聽過這個思想實驗薛丁格的貓，一種住在封閉盒子裡的怪異動物。打開盒子的行為讓我們能夠追蹤貓咪未來可能的歷史之一，包括它既死又活的歷史。這看起來如此不可能的原因很簡單，因為我們人類的直覺對此並不熟悉。
但根據量子力學的奇怪規則，這是完全可能的。之所以會發生這種情況，是因為量子力學的可能性空間是巨大的。從數學上講，量子力學狀態是所有可能狀態的總和（或疊加）。就薛丁格貓而言，貓是「死」和「活」狀態的疊加。
但我們如何解釋這一點才具有實際意義呢？一種流行的方法是將所有這些可能性視為記帳工具，以便唯一「客觀真實」的貓狀態就是我們觀察到的狀態。然而，人們也可以選擇接受所有這些可能性都是真實的，並且它們存在於多元宇宙的不同宇宙中。
弦風景
弦理論是我們最有希望的途徑之一統一量子力學與重力。這是眾所周知的困難，因為重力很難在原子和亞原子粒子等小尺度上描述——這是量子力學的科學。但，它指出所有基本粒子都是由一維弦組成，可以描述所有已知的立即：重力、電磁力和核力。
然而，弦理論要在數學上發揮作用，至少需要十個物理維度。由於我們只能觀察四個維度：高度、寬度、深度（所有空間）和時間（時間），因此弦論的額外維度如果要正確，就必須以某種方式隱藏。為了能夠使用該理論來解釋我們所看到的物理現象，這些額外的維度必須透過捲曲來“壓縮”，使其小到看不見。也許對於我們大四個維度中的每個點，都存在六個額外的不可區分的方向？
弦理論的一個問題，或者有些人會說，一個特徵是，有很多方法可以進行這種緊緻化——10500可能性是一個通常被吹捧的數字。每一種緻密化都會導致宇宙有不同的物理定律，例如不同的電子質量和不同的引力常數。但也有充滿活力的對方法論的反對的緊湊化，所以這個問題還沒有完全解決。
但考慮到這一點，顯而易見的問題是：我們生活在這些可能性中的哪一種？弦理論本身並沒有提供預測這一點的機制，這使得它毫無用處，因為我們無法測試它。但幸運的是，我們對早期宇宙宇宙學研究的一個想法已經將這個錯誤變成了一個特徵。
早期宇宙
在極早期的宇宙中，就在宇宙誕生之後，宇宙經歷了加速擴張期稱為通貨膨脹。暴脹最初是用來解釋為什麼目前觀測到的宇宙是溫度幾乎均勻。然而，該理論也預測了圍繞該平衡的溫度波動範圍，後來被幾個航天器證實，例如宇宙背景探索者,威爾金森微波各向異性探頭和普朗克太空船。
儘管該理論的具體細節仍在激烈爭論，但暴脹已被物理學家廣泛接受。然而，這個理論的一個結果是，宇宙中一定還有其他部分仍在加速。然而，由於時空的量子漲落，宇宙的某些部分實際上從未達到暴脹的最終狀態。這意味著，至少根據我們目前的理解，宇宙正在永遠膨脹。因此，某些部分最終可能會成為其他宇宙，而這些宇宙可能會成為其他宇宙，等等。
透過將這種情況與弦理論結合，這些宇宙中的每一個都有可能擁有不同的額外維度壓縮，因此具有不同的物理定律。
測試理論
弦理論和暴脹預測的宇宙生活在同一個物理空間中（與生活在數學空間中的量子力學的許多宇宙不同），它們可以重疊或碰撞。事實上，它們必然會發生碰撞，留下可能的簽名在我們可以嘗試尋找的宇宙天空中。
簽名的具體細節密切取決於模型 - 範圍從冷點或熱點在星系分佈中的異常空洞。然而，由於與其他宇宙的碰撞必須發生在特定方向，因此普遍預期任何特徵都會打破我們可觀測宇宙的均勻性。
科學家們正在積極尋找這些特徵。有些是直接透過宇宙微波背景中的印記，大爆炸的餘輝。然而，目前還沒有看到這樣的簽名。其他人正在尋求間接支持，例如，這是大質量物體穿過時空的漣漪。這種波可以直接證明暴脹的存在，最終加強了對多元宇宙理論的支持。
我們是否能夠證明它們的存在很難預測。但考慮到這項發現的巨大影響，它絕對值得研究。
