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昨天，我表達了對引力波觀測為宇宙暴脹這一 24 年曆史的宇宙創生理論提供“證明”的說法表示懷疑。之後，我觀看了一段令人感動的影片，影片中，目瞪口呆的暴脹先驅安德烈·林德和他的妻子雷納塔·卡洛什得知了觀測結果。這段影片讓我想起了 1992 年與這兩位傑出的物理學家共度週末的情景，當時我正在為《發現》雜誌撰寫林德的簡介，以及兩年前我在瑞典的一次宇宙學會議上首次遇到林德的情景（艾倫·古思和斯蒂芬·霍金也參加了會議）。我在這裡重新發表這篇簡介，因為它提供了關於暴脹的入門知識——特別是關於林德的混沌、永恆自我複製的暴脹宇宙模型——並且因為它展示了為什麼林德仍然是我一直以來最喜歡的科學家之一。我希望他有一天能獲得諾貝爾獎。
在關於宇宙起源的諾貝爾研討會上，現在是歡樂時光，安德烈·林德又開始耍他的把戲了。本週早些時候，林德就他所謂的混沌、永恆自我複製的暴脹宇宙的講座，認真地激怒了他的物理學家同行。現在，在喝了幾杯當地的越橘雞尾酒後，林德從口袋裡掏出一盒火柴，開始了一輪惡作劇。
林德說服一位白髮蒼蒼的瑞典科學家充當他的實驗物件。他用火柴按住同事的額頭，然後用另一隻手，似乎從那人的後腦勺上拔出了火柴。林德敲了敲實驗物件的太陽穴，用濃重的俄羅斯口音慢條斯理地說：“這證明這裡面是真空。”當實驗物件沒有微笑時，林德趕緊補充道：“這個把戲在我的頭上也有效。”
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這種滑稽舉動是林德（發音為 LEEN-deh）的典型風格。這位 44 歲的宇宙學家喜歡錶演：除了是一位手法藝術家，他還是一位雜技演員、催眠師和漫畫家，甚至會在多重宇宙複合體的圖表中塗鴉笑臉。而且，無論是他的宇宙學理論還是他的魔術，他似乎總是忍不住要走得有點過頭。
林德最出名的是他熱衷於倡導一個名為暴脹的概念，該概念認為，宇宙在非常早期的嬰兒期經歷了一次短暫但驚人的增長爆發，然後才穩定下來，以目前的較慢速度膨脹。部分由於他的貢獻，暴脹已成為當代宇宙學中被廣泛接受的模型。但沒有人像林德那樣將這個概念推向極致。他認為，同樣的基本機制不僅孕育了可觀測宇宙——我們透過望遠鏡思考的星系閃耀的領域——還孕育了從我們自己的宇宙中分支出來的無數其他宇宙，這些宇宙是我們永遠無法看到的。他甚至推測，我們的宇宙可能是由另一個宇宙中的生命有意創造的。
聽起來很瘋狂？林德的許多想法確實如此。但它們經常激發物理學家所需的創造性思維，以應對一個可以追溯到 100 億到 200 億年前的謎團。“這傢伙十分鐘內的想法比大多數人一生中的想法都多，”費米實驗室的一位同事說。以這種速度，其中一些想法肯定是對的。
作為斯坦福大學一位新上任的教授，林德在北加利福尼亞州居住了 17 個月，但他蒼白的舊世界膚色暴露了他長期不習慣陽光照射。“加利福尼亞可能太令人放鬆了，”林德在他的後院散步時嘟囔道，這與他搬到斯坦福大學之前工作過的日內瓦歐洲核子研究中心（CERN）是一個不同的世界，與他在莫斯科開始職業生涯的列別捷夫物理研究所更是截然不同。
的確，與林德一對一交談，你很快就會意識到他絕不是一個悠閒的人。儘管他很愛玩，但他對自己的使命卻非常認真，他說他的使命不亞於理解生命的本質。
林德說，理性知識可能存在一些侷限性。研究非理性的一種方法是“投入其中，只是冥想。另一種方法是用理性的工具研究非理性的邊界。”儘管林德選擇了後一種途徑，但他坦言“有時當我想到我會像物理學家一樣死去時，我會感到沮喪。”
但林德的命運幾乎是基因預先註定的。他的父母都是物理學家，他在莫斯科長大，他的母親研究宇宙射線，他的父親進行無線電波發射實驗，這為他最終的職業生涯創造了一種宇宙背景。在莫斯科大學，林德致力於理論物理學，他認為這門學科至少提供了一種“不對世界運作方式說完全胡話”的方式。然後在 20 世紀 70 年代，在列別捷夫物理研究所任職後，他加入了一小群但不斷壯大的理論家隊伍，他們在粒子物理學（呈現物質和能量的最小圖景）和宇宙學（呈現最大的圖景）之間建立聯絡。
這些理論家最重要的貢獻之一是提出了所謂的“大統一理論”。粒子加速器的實驗提供了強有力的證據，表明在極高的能量下，除引力之外的所有自然力——即強核力（將質子和中子結合在一起）、弱核力（支配某些型別的核衰變）和電磁力——都表現為單一的統一力。在越來越低的能量下，這些力會逐個自發地解離。
林德指出，這可能有助於宇宙學家理解宇宙大爆炸後最初的幾分之一秒內發生了什麼，當時宇宙非常熱，以至於所有力都表現為一體。隨著宇宙冷卻，這些力分裂開來，粒子開始表現出不同的行為。林德說，在那時，宇宙基本上正在經歷相變，類似於水從液態變為冰態時經歷的相變。
在 20 世紀 70 年代末，在探索早期宇宙的這種觀點的含義時，林德和蘇聯物理學家阿列克謝·斯塔羅賓斯基發現了林德喜歡稱之為“奇怪的可能性”的東西。當然，一般來說，當溫度降至 32 度以下時，水會從液態變為冰態。然而，存在一個稱為過冷的過程，在該過程中，即使水溫低幾度，也可以保持液態。（水必須完全沒有雜質，這些雜質充當晶體的成核位點。）
林德提出，也許，當宇宙經歷相變時，至少在一個區域，它變得過冷。換句話說，在嬰兒宇宙的那個區域，自然力仍然是統一的，即使它應該太冷而無法允許這種統一。林德推測，在這種亞穩態下，引力可能短暫地變成了一種排斥力而不是吸引力（大統一理論預測了這種負引力）。因此，宇宙的那個部分可能會以指數級增長的速度膨脹。事實上，膨脹速度會遠超光速，因為膨脹的是空間本身，而不是任何駐留的物質或能量。
遲早，即使是過冷的水也會結冰。同樣，亞穩態區域最終也會經歷自己的相變。一旦力不再統一，快速膨脹就會停止。林德想象這種情況首先發生在空間氣泡中，這些氣泡會像過冷水中出現的冰晶一樣突然出現在亞穩態區域。然後，這些氣泡會迅速觸發整個亞穩態區域的相變，並減緩其生長。
不幸的是，這個令人驚歎的創世紀版本似乎存在致命缺陷。林德意識到，當這些氣泡碰撞時，它們壁上的能量會產生巨大的超稠密物質片，即黑洞。他計算出，至少有一次碰撞很可能發生在可觀測宇宙的邊界內。但天文學家沒有看到這樣的結構。此外，氣泡似乎不可能出現並膨脹得足夠快，以吞沒整個亞穩態區域，而亞穩態區域將繼續以難以想象的速度增長。由於蘇聯科學家無法解決這些問題——而且由於他們沒有看到嘗試的令人信服的理由——他們放棄了這個想法。“我們認為這是垃圾，”林德回憶道。
然後在 1980 年，一位名叫艾倫·古思的年輕美國物理學家重新發現了膨脹機制。他稱之為暴脹，並展示了它如何解決傳統大爆炸理論提出的一些難題。
一個擔憂是大爆炸微弱餘輝，即宇宙背景輻射的平滑性。這種微波輻射於 1965 年被發現，是大爆炸最強有力的證據之一。然而，在 20 世紀 70 年代，一些宇宙學家開始懷疑為什麼輻射在所有方向上似乎都具有完全相同的強度。古思的解決方案是，可觀測宇宙從中產生的區域最初非常小，以至於它有時間在開始暴脹之前達到熱平衡——這將消除任何不均勻性。
暴脹還可以解釋我們宇宙中空間的平坦性。根據愛因斯坦的相對論，空間會被物質和能量扭曲，這個過程我們感知為引力。如果整個宇宙有足夠的質量和能量，它就會完全向內扭曲自身；它將是封閉的。另一方面，如果宇宙的質量和能量太少，它將是開放式的。在任何一種情況下，宇宙都會是一個奇怪的地方——平行線要麼會收斂，要麼會分開。這兩種情況似乎都不是，事實上，天體物理學家已經計算出宇宙中的質量和能量，並考慮了宇宙的大小，他們認為宇宙幾乎是完全平坦的。一些理論家認為這是一個非凡的巧合：宇宙如何能自行達到這種完美程度？
古思說，暴脹提供瞭解釋。天體物理學家將自己限制在可觀測宇宙中，但暴脹理論認為，它實際上只是一個更大宇宙中一個微不足道的部分，我們永遠無法看到。空間可能確實是彎曲的，但我們所知道的那部分太小，無法證明這種曲率。天文學家觀察到的明顯平坦性並非巧合——它只是我們視野侷限性的產物。
林德立即認識到古思論文的重要性。他也認識到古思沒有解決碰撞氣泡問題。林德以極大的強度重新開始攻擊這個問題，他說，以至於他得了潰瘍。最終，在與一位同事深夜的電話交談中，他找到了解決方案。為了不吵醒妻子和兒子，林德一直在浴室裡說話。他的想法讓他非常興奮，以至於還是吵醒了妻子。“看來我知道宇宙是如何起源的了，”他告訴她。（幸運的是，林德有一位善解人意的妻子——著名的理論物理學家雷納塔·卡洛什。）
林德的答案使可觀測宇宙顯得比以前更渺小。林德認為，我們所知的整個宇宙都巢狀在一個單獨的膨脹氣泡中。天文學家看不到碰撞氣泡產生的黑洞，因為超稠密物質的壁被推到了我們小宇宙的可觀測邊界之外。林德在 1981 年寫完了他的工作，並於 1982 年初發表。此後不久，賓夕法尼亞大學的物理學家保羅·斯坦哈特和斯坦哈特的其中一位研究生安德烈亞斯·阿爾布雷希特提出了基本相同的想法，該想法被稱為“新暴脹”。
新暴脹剛剛流行起來——而且確實以驚人的速度流行起來——林德就發現了另一個缺陷。當他試圖讓他的設想與最新的粒子物理學理論相符時，他發現行不通。實際上，只有滿足一些特殊條件，早期宇宙中的相變才會引發暴脹，這涉及到許多關於亞原子粒子行為的極端、毫無根據的假設。林德認為，這些條件不可能偶然滿足。
然後，林德又想到了另一種“奇怪的可能性”。根據對量子物理學的某些解釋，經典的空間和時間概念在極小的尺度上完全崩潰。林德認為，在宇宙的嬰兒期，當它比最小的亞原子粒子小萬億倍時，它可能以空間和時間的許多可能配置的混沌泡沫形式存在。他斷言，這樣的時空泡沫不可避免地會丟擲充滿觸發暴脹所需能量的空間和時間島嶼。創造這些島嶼不需要特殊情況——它們將從量子變異性的動盪中誕生。
1983 年，林德受邀參加在紐約州謝爾特島舉行的一次會議，這是他首次向世界講述他的混沌暴脹假說的機會。包括古思、斯坦哈特和英國宇宙學家斯蒂芬·霍金在內的許多世界頂級物理學家和宇宙學家都出席了會議。但林德的演講在很大程度上只換來了茫然的目光。“只有霍金理解了，”林德說。
的確，1988 年，霍金在他暢銷書《時間簡史》中讚揚了混沌暴脹。霍金寫道，混沌暴脹具有早期暴脹模型的所有優點，但它不依賴於可疑的相變。
然而，在 1986 年，混沌暴脹遠未被廣泛接受，而作為“點子機器”的林德也江郎才盡了。蘇聯政府禁止科學家在國外發表文章一年。此外，林德感到自己深陷於他正在撰寫的一本關於他對暴脹的看法的書中。他陷入了深深的抑鬱症，以至於無法起床。
然後，在非常短的時間內，蘇聯科學院要求他——實際上是命令他——在義大利的一次會議上發表演講。科學院建議——實際上是要求——他提出一些新理論，而不是老調重彈。林德意識到這是一個在國外發表文章的難得機會。在半小時的狂熱思考中，林德又構思出了另一種奇怪的可能性——永恆自我複製宇宙的概念。
林德回顧了時空泡沫的一部分膨脹的那一刻。他意識到，觸發暴脹的能量會隨著在膨脹空間中稀釋而緩慢減少——但不會在所有地方都減少。由於量子漲落，能量水平會因地點而異。在宇宙的某些區域，漲落會降低能量水平，暴脹很快就會完全消失。我們可見的宇宙就深深地位於這樣一個區域內。
與此同時，其他區域將經歷量子能量激增。它們不會逐漸減弱，而是會突然更加劇烈地膨脹，擴充套件成它們自己巨大的宇宙。當然，能量水平在它們內部也會波動：一些區域會很快減緩膨脹速度，而另一些區域則會繼續暴脹迴圈，不斷繁殖宇宙。
在自我複製的宇宙中，沒有任何理由表明我們可見的宇宙不是另一個更古老宇宙的分支。事實上，林德甚至不確定他是否還需要依賴原始時空泡沫——或者，就此而言，傳統的宇宙大爆炸。林德說，宇宙作為一個整體的演化沒有終點，而且它可能也沒有起點。
林德並不是第一個假設存在其他宇宙的物理學家。例如，在 20 世紀 50 年代後期，普林斯頓大學的休·艾 Everett 三世提出，即使亞原子粒子似乎只遵循一條路徑，但實際上它們遵循量子物理學在數學上允許它們的所有路徑——在不同的宇宙中。但大多數理論家將其他宇宙視為數學抽象概念，而且在某種程度上是令人尷尬的概念。
另一方面，林德樂於想象這些外星世界可能是什麼樣子。為了做到這一點，他大量借鑑了遺傳學的語言。他說，其中一些分支宇宙保留了其前身宇宙的基因，並演變成具有相似物理定律——或許還有相似居民的宇宙。“對我來說，在其他地方存在像我們這樣的生命幾乎是確定的，”林德說。“但也許我們永遠無法知道這一點。”
其他分支宇宙可能會發生變異，並隨著與我們不同的自然常數、物理定律甚至維度而演化。當然，我們永遠無法進入這些奇異的領域，但林德推測，如果我們的宇宙在未來變得不適宜居住，我們或許能夠前往附近的一個條件與我們相似的宇宙。
然而，即使是現在，我們的宇宙在某種程度上也可能受到其他宇宙的影響。林德在 1987 年在美國各大學巡迴演講時，想到了這個想法。在講座的間隙，林德寫了一篇小論文，解釋了他的新想法。這篇論文的主要目的是探索現代物理學中最深奧的謎團之一：真空能量問題。真空能量是指存在於空曠空間中的能量數量。
你可能會懷疑空曠空間應該是，嗯，空曠的。但根據量子力學，真空永遠不是完全空曠的。它充滿了波動的能量場，這些能量場對空間的最終影響應該是巨大的。然而，令人難以置信的是，宇宙作為一個整體，並沒有顯示出正能量（會向外推空間）或負能量（會使空間收縮）的跡象。為什麼宇宙真空能量——據任何人所知——正好是零？
林德提出了一個典型的異想天開的解釋。我們的宇宙和一個看不見的映象宇宙（一個具有相反能量值的宇宙）之間的某種聯絡抵消了兩個宇宙中的任何真空能量。林德承認，這“絕對是瘋狂的”。儘管如此，他還是向他在巡迴演講中遇到的各種物理學家提出了這個假設，包括哈佛大學的西德尼·科爾曼。他們中的大多數人都同意林德的看法：他的想法完全是瘋狂的。林德有些羞愧地回到了莫斯科。
一年後，科爾曼給林德寄了一篇論文。科爾曼採取了與林德不同的途徑，但得出了相同的結論：我們的宇宙和其他宇宙之間無限小的通道——科爾曼稱之為蟲洞——有助於抵消真空能量。科爾曼的論文引用了林德的鼓舞人心的貢獻，至今仍是一個備受爭議的問題。這件事提升了林德作為一位開創性思想家的早已相當可觀的聲譽，1988 年，歐洲核子研究中心邀請他和他的妻子訪問一年。他們於 1988 年底離開莫斯科，此後只進行過短暫的訪問。
即使林德的想法越來越被接受和尊重，暴脹本身也越來越受到攻擊。正如古思在 1980 年指出的那樣，該理論的優勢之一是它能夠解釋宇宙背景輻射的異常平滑性。但最近對星系的調查顯示，它們聚集在一起，形成巨大的星團，周圍環繞著巨大的空隙。批評者問道，如果暴脹在早期使宇宙如此平滑，那麼它是如何變得如此團塊狀的？在解釋為什麼空間看起來是平坦的時，暴脹也對宇宙的密度做出了預測，但懷疑論者指出，對宇宙中物質總量的測量結果未能達到這些預測。
林德正在反擊，他指出暴脹確實解釋了宇宙如何變得團塊狀。當一塊暴脹的空間正在膨脹時，隨著空間的增長，其質量和能量的微小量子漲落會被放大。誠然，最近對宇宙團塊性和質量密度的估計超出了暴脹的預測。但是，林德說，這些調查是初步的，而混沌暴脹經過一些修改後，可以適應其中的大多數。到目前為止，“除了言語之外，什麼都沒有，”林德在談到那些試圖宣佈暴脹死亡的人時說。
作為一位永遠的表演家，林德也在試圖找到推銷自己想法的方法。例如，他利用自己的新環境，最近說服一家矽谷公司借給他一套價值 20 萬美元的先進計算機圖形系統，該系統可以說明他的混沌、永恆自我複製的暴脹理論。在公司將計算機送到林德家後的第二天，他的兒子德米特里，一位冉冉升起的技術迷，就讓它運行了一個說明混沌暴脹的程式。
“他是計算機專家，”林德自豪地拍著德米特里的肩膀說。德米特里生成了一張 Day-Glo 山脈的影像。透過量子漲落，這些山峰從代表一塊空間的平面上升起。每個山峰都對應於一個時空島嶼，那裡的條件適合暴脹，並且正在孵化一個新的宇宙。“人們仍然只想到一次大爆炸，”林德說。“向他們展示的唯一方法是製作圖片。”
對物理學來說幸運的是，捍衛暴脹並沒有佔用林德的所有時間。最近，他一直在思考是否有可能製造另一個宇宙。包括古思在內的幾位物理學家都曾嘗試過這個想法，計算了在實驗室中觸發暴脹所需的材料和條件。（古思認為，你只需要大約 20 磅的物質，但你必須將其壓縮到亞原子大小。林德對這個重量嗤之以鼻。在他的宇宙模型中，你需要的物質不到百萬分之一盎司。）
然而，林德更喜歡問他認為更相關的問題：為什麼有人想要創造另一個宇宙？創造者將無法進入另一個宇宙，甚至無法與之通訊；一旦它開始暴脹，它幾乎會以超光速從其母體宇宙中瞬間分支出來。
像往常一樣，林德是第一個找到自己問題答案的人。他說，也許，你可以操縱暴脹前物質的種子，使其演變成一個具有特定維度、物理定律和自然常數的宇宙。這樣，創造者就可以將資訊印刻到該宇宙的結構中。
事實上，林德認為，我們自己的宇宙可能是由另一個宇宙中的生命創造的，而物理學家們在笨拙地試圖解開我們世界的物理結構的過程中，可能正走在解碼來自我們宇宙父母的資訊的道路上。在向我提出這個想法後，林德給了自己一個淡淡的微笑，彷彿他剛從空氣中拔出一根火柴。但當我請他推測資訊可能是什麼時，笑容消失了。“似乎，”他若有所思地回答道，“我們還不夠成熟到知道。”