人類生活在一個宇宙中；這是一個事實。 然而，值得爭論的是，這個宇宙是否生活在其他宇宙的海洋中——一個多元宇宙。
多元宇宙的想法是許多科幻小說的題材——但它也是一種真正的可能性（或者更確切地說是一組多種可能性），一些科學家認真對待並進行研究。
多元宇宙的概念出現在現代物理學的幾個分支中。 例如，在量子力學中，一個粒子同時存在於所有可能狀態的疊加態中——直到有人試圖對其進行測量。 那時，可能性坍縮，並且一個物理狀態對觀察者變得顯而易見。 然而，量子力學的“多世界”解釋提出，測量可能顯示的所有可能狀態都在不同的宇宙中上演，每個宇宙都有不同版本的觀察者。
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多世界解釋或許是最著名的多元宇宙科學思想。 但這遠非唯一一個。 在他的新書《多元宇宙的誘惑：額外維度、其他世界和平行宇宙》中，費城聖約瑟夫大學的物理學家保羅·哈爾彭探討了這些潛在的平行現實，以及它們的歷史和演變、它們的哲學以及它們對科學本質提供的見解。
《大眾科學》與哈爾彭談論了多元宇宙的概念如何與現代物理學相符，科學家迄今為止掌握的證據，以及這一切對我們存在本質的意義。
以下是採訪的編輯文字。
究竟什麼是多元宇宙？
關於多元宇宙有不同的想法：文化觀念和科學觀念。 這些概念往往非常不同。 文化觀念適用於人類生活。 人們想知道如果他們搬到不同的城市、換了不同的工作、決定追求不同的愛好或建立了不同的關係會發生什麼。 他們想象自己沒有走的路，並試圖想象會發生什麼。
在科學中，這個想法可以分為量子多元宇宙和宇宙學多元宇宙。 量子多元宇宙是對量子物理學中進行測量時會發生什麼以及人類生活如何與量子世界聯絡起來的問題的可能答案。 這在 1957 年由一位年輕的研究生 休·艾弗雷特三世 透過多世界解釋解決。 他推測不同的可能性分裂成不同的宇宙——並且人類體驗到多種現實，但並不真正瞭解他們的分身。
還有宇宙學多元宇宙，它認為一個稱為暴脹的過程，即被認為是宇宙早期階段的快速膨脹，在早期宇宙和其他地方相對容易實現，並且始終都在發生。 它導致其他氣泡宇宙膨脹，我們的宇宙也膨脹了，所以它們目前超出了我們的範圍。
我們宇宙的哪些屬性讓物理學家認為多元宇宙可能是對現實的正確解釋？
我們宇宙的引數似乎在星系、恆星、行星和生命形成的正確範圍內。 如果這些常數——引力強度、電磁相互作用強度等等——稍微調整一下，那麼行星和我們所知的生命就永遠不會形成。 這有時被稱為精細調整問題。
物理學家布蘭登·卡特在 1970 年左右提出了這種精細調整的一個原因。 他認為，也許我們宇宙飛地中的某些東西，甚至可能是我們整個宇宙，都是特殊的。 也許，那麼，我們應該考慮所有其他可能性，並考慮為什麼我們在這個宇宙分支中而不是在其他分支中。 這可能與存在一系列可能的宇宙有關，而我們恰好是少數幾個可以支援結構形成並最終導致我們所知的生命的宇宙之一。 但在大多數其他版本中，我們不會在這裡。
其他宇宙的一個問題是，如果它們存在，它們就超出了我們的感知範圍。 科學家目前沒有直接測試多元宇宙想法的方法。 在您的書中，您列出了一些間接測試的想法，並指出未來我們可能會提出巧妙的直接實驗。 但是，多元宇宙目前無法檢驗意味著什麼？
現在物理學中還有其他一些永遠無法直接測試的想法。 例如，宇宙正在膨脹和加速，光速是有限的，所以我們永遠無法看到超出一定半徑的宇宙部分。 大約 460 億光年之外，我們只能發揮想象力。 但可能是自然界在可觀測範圍之外有驚喜，而我們永遠不會知道。
量子不確定性也限制了我們一次可以觀察到的東西。 由於海森堡不確定性原理，即使在理論上，我們也不能同時繪製出宇宙中所有粒子的位置和動量。
事實是，物理學已經發展到一個有很多東西無法直接測量的地步。 如果我們可以提出一個解釋可觀測宇宙內一切事物的理論，並且它需要參考多元宇宙，那麼一部分科學家會說，“好吧，我們需要接受有些事情是我們永遠不會知道的。” 還有一些人可能會頑固地追求其他可能性。
我認為每個人都會同意，如果我們能提出一個自洽的、包羅永珍的、不依賴於不可觀測事物的宇宙理論，那會更好，但這可能不會發生。
一些研究人員表示，如果某些東西無法以傳統方式檢驗，那麼它就不是科學——它是偽科學。 對您來說，科學的目標是試圖找到宇宙的真相，還是僅僅找到可以透過實驗證明的東西？
人類有一個雄心壯志，試圖瞭解其世界中的一切，而現在這已成為其宇宙中的一切。 我們是一群非常大膽的人，生活在一個星球上，這個星球只是萬物中相對微小的一部分。 我們使用我們的儀器來盡力瞭解它。 我們使用不同的工具，其中一個工具是理論物理學； 另一個工具是直接觀察。 我們希望這些方法能夠匹配，但有時會存在滯後。 有時實驗結果是理論無法解釋的。 有時存在理論模型——例如廣義相對論——看起來如此引人注目，以至於在沒有觀察的情況下也存在一定程度的接受，並且科學只是在稍後才產生實驗結果。
理論中存在一些令人興奮的想法，需要一段時間才能檢驗，所以人們必須要有耐心。 但是，當然，如果出現一個更好的理論，與實驗測試相匹配，那麼人們會蜂擁而至地選擇更好的理論。 他們不會總是等待原始理論得到證實。
您認為大多數物理學家對多元宇宙的想法持開放態度嗎？
當我採訪不同的人時，我有些驚訝。 一些我認為非常注重觀察、頭腦冷靜的科學家，結果卻對多元宇宙的想法非常開放。 然後另一些人，他們有自己的，也許是影響深遠的想法，結果卻劃清界限，說，“不，我們不能有多元宇宙，但我們可以有其他這些東西。”
不同的理論家有自己的品味。 一個研究人員的限制可能與另一個研究人員的限制完全不同。 其中涉及一定的個人哲學。
我想人總是人，即使在科學領域，也有自己的偏好。
即使您是訓練有素的物理學家，並且一切都基於物理定律以及廣義相對論和量子物理學之類的東西，也總是有一些哲學偏好的空間。 有些物理學家真的很喜歡認為時間是一種幻覺，而另一些人則喜歡認為時間是真實的。 這接近於哲學，因為我們很難，甚至不可能，跳出時間之外說，“嘿，等一下，這從頭到尾都是一個幻覺。 實際上，世界是永恆的。” 我們真的做不到。 因此，我們只能推測時間是否真的在物理上流逝，或者實際上，時間和空間是否處於同等地位，而我們只是身處某種幻覺領域，時間在我們自己的頭腦中流逝。
您希望《多元宇宙的誘惑》傳達什麼總體思想？
我希望人們欣賞理論物理學中可能性的範圍——即使是那些被廣泛接受的事物，例如廣義相對論和量子物理學——並理解所有這些可能性如何以某種方式過濾到我們今天觀察到的宇宙中，這是一個巨大的謎團。 鑑於所有選擇，事物為何如此，這是一個謎。