本文由尤金·林 (Eugene Lim) 撰写国王伦敦学院，最初由对话。
平行宇宙的存在可能看起来像是科幻小说作家编造的东西，与现代理论物理学几乎没有关系。 但我们生活在一个“多重宇宙由无数个平行宇宙组成的宇宙长期以来一直被认为是一种科学可能性——尽管这仍然是一个激烈争论的问题物理学家之间。 现在正在寻找一种方法来测试这一理论，包括在天空中寻找与其他宇宙碰撞的迹象。
重要的是要记住，多元宇宙观点实际上并不是一种理论，而是我们目前对理论物理学理解的结果。 这种区别至关重要。 我们并没有挥手说：“让多元宇宙存在吧”。 相反，宇宙可能是无限多个宇宙之一的想法源自当前的理论，例如量子力学和弦理论。
多世界的解释
你可能听说过这个思想实验薛定谔的猫，一种住在封闭盒子里的怪异动物。 打开盒子的行为让我们能够追踪猫未来可能的历史之一，包括它既死又活的历史。 这看起来如此不可能的原因很简单，因为我们人类的直觉对此并不熟悉。
但根据量子力学的奇怪规则，这是完全可能的。 之所以会发生这种情况，是因为量子力学的可能性空间是巨大的。 从数学上讲，量子力学状态是所有可能状态的总和（或叠加）。 就薛定谔猫而言，猫是“死”和“活”状态的叠加。
但我们如何解释这一点才具有实际意义呢？ 一种流行的方法是将所有这些可能性视为簿记工具，以便唯一“客观真实”的猫状态就是我们观察到的状态。 然而，人们也可以选择接受所有这些可能性都是真实的，并且它们存在于多元宇宙的不同宇宙中。
弦风景
弦理论是我们最有希望的途径之一统一量子力学和引力。 这是众所周知的困难，因为引力很难在原子和亚原子粒子等小尺度上描述——这是量子力学的科学。 但，它指出所有基本粒子都是由一维弦组成，可以描述所有已知的立即：重力、电磁力和核力。
然而，弦理论要在数学上发挥作用，至少需要十个物理维度。 由于我们只能观察四个维度：高度、宽度、深度（所有空间）和时间（时间），因此弦论的额外维度如果要正确，就必须以某种方式隐藏。 为了能够使用该理论来解释我们所看到的物理现象，这些额外的维度必须通过卷曲来“压缩”，使其小到看不见。 也许对于我们大的四个维度中的每个点，都存在六个额外的不可区分的方向？
弦理论的一个问题，或者有些人会说，一个特征是，有很多方法可以进行这种紧致化——10500可能性是一个通常被吹捧的数字。 每一种致密化都会导致宇宙具有不同的物理定律，例如不同的电子质量和不同的引力常数。 但也有充满活力的对方法论的反对的紧凑化，所以这个问题还没有完全解决。
但考虑到这一点，显而易见的问题是：我们生活在这些可能性中的哪一种？ 弦理论本身并没有提供预测这一点的机制，这使得它毫无用处，因为我们无法测试它。 但幸运的是，我们对早期宇宙宇宙学研究的一个想法已经将这个错误变成了一个特征。
早期宇宙
在非常早期的宇宙中，就在宇宙诞生之后，宇宙经历了加速扩张时期称为通货膨胀。 暴胀最初是用来解释为什么当前观测到的宇宙是温度几乎均匀。 然而，该理论还预测了围绕该平衡的温度波动谱，这一点后来被几个航天器证实，例如宇宙背景探索者,威尔金森微波各向异性探头和普朗克航天器。
尽管该理论的具体细节仍在激烈争论，但暴胀已被物理学家广泛接受。 然而，这个理论的一个结果是，宇宙中一定还有其他部分仍在加速。 然而，由于时空的量子涨落，宇宙的某些部分实际上从未达到暴胀的最终状态。 这意味着，至少根据我们目前的理解，宇宙正在永远膨胀。 因此，某些部分最终可能会成为其他宇宙，而这些宇宙又可能会成为其他宇宙，等等。这种机制会产生无限数量的宇宙。
通过将这种情况与弦理论相结合，这些宇宙中的每一个都有可能拥有不同的额外维度压缩，因此具有不同的物理定律。
宇宙微波背景辐射。 搜寻引力波和与其他宇宙碰撞的迹象。 NASA / WMAP 科学团队/维基媒体
测试理论
弦理论和暴胀预测的宇宙生活在同一个物理空间中（与生活在数学空间中的量子力学的许多宇宙不同），它们可以重叠或碰撞。 事实上，它们必然会发生碰撞，留下可能的签名在我们可以尝试寻找的宇宙天空中。
签名的具体细节密切取决于模型 - 范围从冷点或热点在里面星系分布中的异常空洞。 然而，由于与其他宇宙的碰撞必须发生在特定方向，因此普遍预期任何特征都会打破我们可观测宇宙的均匀性。
科学家们正在积极寻找这些特征。 有些是直接通过宇宙微波背景中的印记，大爆炸的余辉。 然而，还没有看到这样的签名。 其他人正在寻求间接支持，例如，这是大质量物体穿过时空的涟漪。 这种波可以直接证明暴胀的存在，最终加强了对多元宇宙理论的支持。
我们是否能够证明它们的存在很难预测。 但考虑到这一发现的巨大影响，它绝对值得研究。
