由“平行宇宙”组成的多元宇宙的概念是一个流行的科幻比喻，最近在奥斯卡获奖电影中得到了探索所有事物同时发生。然而，这在科学的可能性范围内。
从一开始就声明多元宇宙的存在（或不存在）是很重要的是一个结果我们目前对物理学基本定律的理解并不是出自读了太多科幻书籍的异想天开的物理学家的头脑。
多元宇宙有多种版本。第一个版本，也许是最流行的版本，来自量子力学，它控制着原子和粒子的世界。它认为一个粒子可以处于多种可能的状态同时？直到我们测量系统并选择一个。根据一种解释，所有我们未测量的量子可能性都在其他宇宙中实现。
永恒的通货膨胀
第二个版本，即宇宙多元宇宙，是宇宙膨胀为了解释如今宇宙各处看上去都大体相似的现象，物理学家艾伦·古斯于 1981 年提出，早期宇宙曾经历过一段加速膨胀时期，在这段膨胀时期，空间被拉伸，以至于任意两点之间的距离被推开的速度都快于光速。
通货膨胀理论也预测了原始种子逐渐发展成为恒星和星系等宇宙结构。2003 年，通过观测宇宙微波背景（大爆炸留下的光）中的微小温度波动，成功探测到了这一点。随后，太空实验对其进行了精确测量WMAP和普朗克。
由于这一显著的成功，宇宙膨胀现在被认为是事实上的理论大多数宇宙学家都
但宇宙膨胀也带来了（也许是意料之外的）后果。在膨胀过程中，空间在非常大的尺度上被拉伸和平滑——通常比可观测宇宙大得多。然而，宇宙膨胀必须在某个时候结束，否则我们的宇宙就无法进化到今天的样子。
但物理学家很快意识到，如果膨胀是真的，那么即使其他时空区域的膨胀结束，某些区域仍会继续膨胀。继续膨胀的区域可以被视为一个独立的膨胀宇宙。这个过程无限期地持续下去，膨胀的宇宙会产生更多的膨胀宇宙，从而形成多元宇宙。
这种现象被称为“永恒膨胀”。1983 年，物理学家保罗·斯坦哈特和亚历克斯·维伦金首次描述了永恒膨胀，直到 21 世纪初，永恒膨胀仍然是宇宙膨胀的一个奇特现象，直到 21 世纪初，它才被结合一个想法从弦理论出发，对为什么我们的物理定律是今天这样的提出了有争议但令人信服的解释。
弦理论尚未得到证实，但它是目前我们对万物理论的最大希望——将量子力学和引力结合起来。然而，物理上现实的弦理论必须具有十个或更多的维度（而不是我们通常的三维空间加上时间）。因此，为了描述我们现在的宇宙，六个或更多的维度必须被“压缩”——以一种我们看不见的方式卷曲起来。
软管是三维的，但从远处看，它看起来像一条一维线 - 尺寸似乎紧凑。图片来源：RootsShoots/Shutterstock.com
这个过程的数学过程是已知的。这个过程的问题（有些人可能会说特点）是至少有 10500实现这种紧致化的方法有很多，而这种令人难以置信的巨大可能性集合被称为“弦景观”。每次紧致化都会产生一组不同的物理定律，可能对应不同的宇宙。这引出了两个关键问题：我们在弦景观中处于什么位置，为什么？
永恒膨胀为第一个问题提供了一个优雅的答案：多元宇宙中每个膨胀的宇宙在弦景观中都实现了不同的点，因此所有可能的物理定律都可以存在于多元宇宙的某个地方。但为什么我们的宇宙如此擅长产生像我们这样的智慧生命呢？嗯，从统计学上讲，有些宇宙应该如此，像我们一样我们生活在一个宇宙中，我们所遵循的物理定律就是其中的物理定律。
然而，这种观点极具争议——许多人认为这不是一个科学论点，并引发了深入的研究。
可测试性
多元宇宙的明显挑战在于其可观测性。假设它确实存在，那么是否有可能观察到其他宇宙，哪怕只是理论上的观察？对于量子多元宇宙，答案是否定的——不同的宇宙之间不会交流。但在膨胀多元宇宙中，答案是“如果我们足够幸运的话，是可以的”。
由于不同的宇宙占据相同的物理空间，相邻的宇宙原则上可能会相互碰撞，可能在我们可观测的宇宙中留下遗迹和印记。由伦敦大学学院的 Hiranya Peiris 和美国国家科学院院士 Matthew Johnson 领导的研究合作圆周研究所表明此类碰撞确实应该留下印记在宇宙微波背景（大爆炸留下的光）中可以找到什么？尽管到目前为止，还没有发现这些特征。
下一个挑战是理论性的。一些理论家认为，弦景观中的大多数宇宙实际上在数学上是不一致的——无法像我们的宇宙那样存在。相反，它们存在于沼泽地解？尤其是允许宇宙膨胀的弦理论的解似乎很难找到。
弦理论家和宇宙学家对弦理论是否能描述膨胀（甚至在原则上）存在着深刻的分歧。这个难题既令人烦恼又令人兴奋——它表明两种观点中有一种是错误的，而任何一种观点都将引发理论物理学的革命。
最后，宇宙膨胀的前提现在正受到挑战。宇宙膨胀存在的理由是，无论早期宇宙看起来如何，膨胀都会动态地推动宇宙变成我们今天看到的平滑宇宙。然而，宇宙膨胀是否真的可以开始，这一点从未得到过严格研究。
这是因为描述该过程开始的方程太复杂，无法通过分析解决。但这个问题现在正受到世界各地多个研究小组的严格测试，包括我在伦敦国王学院的研究小组，他们利用现代高性能计算的力量来解决这些以前难以解决的方程。因此，请继续关注。
