为什么我们的宇宙中有生命?星系,恒星,行星和最终生命的存在似乎取决于少量精细调整的基本物理常数。如果物理定律不同,我们就不会讨论这个问题。那么,我们宇宙的规律怎么会恰好是它们的样子 – 这是否是一个幸运的巧合?
在过去的几十年中,越来越流行的理论已经出现。在多元宇宙理论认为,我们的宇宙只是众多的一个在新的宇宙正在不断诞生一个无限的多元宇宙。婴儿宇宙似乎可能具有广泛的物理规律和基本常数,但其中只有很小一部分是生活上的好客。因此,我们所看到的奇异的基本常数有一个宇宙是有意义的,它被精确地调整为对生活有好处。
但是现在我们在皇家天文学会每月通告中发表的这项新发现使事物复杂化,因为它暗示生命在平行宇宙中实际上可能比我们想象的更为普遍。
虽然没有物理证据表明存在平行宇宙(目前),但解释我们宇宙如何形成的理论似乎表明它们是不可避免的。我们的宇宙始于大爆炸,随后是一段非常快速的膨胀期,称为通胀。但是,根据现代物理学,通胀不太可能是单一事件。相反,许多不同的宇宙斑块可能会突然开始膨胀并膨胀成巨大的体积 – 每个泡泡本身就会创造一个宇宙。
一些人认为,我们有朝一日能够在微笑的背景下看到与平行宇宙碰撞的印记,这是宇宙诞生时留下的辐射。然而,其他人则认为,多元宇宙是一个数学怪癖而不是现实。
黑暗的能量
宇宙中一个非常重要的常量是一种被称为暗能量的神秘而未知的力量。在目前,这占了我们宇宙的70%。黑暗能量不是随着宇宙膨胀而放缓,而是它的扩张速度加快。
但是目前许多理论认为,多元宇宙中的暗能量应该比这更丰富。大多数宇宙应该拥有大量的黑暗能量,大约比我们的宇宙大一百万,十亿,十亿,十亿,十亿倍。但是如果黑暗能量充足,宇宙会在重力将物质聚集在一起形成星系,恒星,行星或人类之前撕裂自己。
虽然我们的宇宙暗能量的价值奇低,但正是这种低价值使我们的宇宙能够适应生活。多元宇宙理论可以帮助我们解释它为什么如此低 – 在无限的多元宇宙中总会存在一些具有不可能的价值的宇宙。
然而,这个理论仍然要求我们的宇宙对大量黑暗能量的价值接近智慧生命存在的最大值。这是因为多元宇宙中较大值的暗能量应该比较低值更普遍。同时,我们期望生命只存在于一小群宇宙中,其值低于某个最大值 – 物质仍然可以聚集在一起形成恒星和星系的宇宙。这意味着具有较高价值的暗能量(接近最大值)的宇宙应该比低值(接近最小值)的宇宙更多,这意味着它们更有可能。
那么我们生活在这样一个宇宙中吗?通过我们的研究,我们开始了解这个最高水平是什么以及我们是否接近它。
计算机模拟
我们的宇宙计算机模型EAGLE项目已经成功解释了宇宙中观测到的星系属性。在宇宙大爆炸后宇宙膨胀时,模拟采用物理定律并遵循恒星和星系的形成。我们模型中出现的星系看起来非常像通过望远镜在夜空中看到的星系。
这一成功可以令人信服地研究多元宇宙中其他部分恒星和星系的形成如何进行。我们创造了一系列计算机生成的宇宙,除了具有不同数量的暗能量之外,它们是相同的。起初,宇宙都以相似的速度扩张,但随着大爆炸遗留的能量消散,暗能量的力量变得重要。黑暗能量充沛的宇宙大力加速。
然而令我们惊讶的是,我们发现婴儿宇宙拥有10倍甚至100倍更多的暗能量(与我们自己相比)产生的星系和行星几乎与我们自己的宇宙一样多。这意味着我们自己的宇宙不具有接近生命最大值的暗能量值。重力的影响比我们以前想象的要强得多。看起来,在整个多元宇宙中,生命是相当普遍的,或许我们以前认为的更普遍一百万,十亿,十亿,十亿。
我们的发现提出了这样的想法:无限的多元宇宙可以解释非常岩石地面上的低能量黑暗能量。有趣的是,在他上次发表的论文中,斯蒂芬霍金认为多元宇宙远非无限,并且它更可能包含有限数量的相似的平行宇宙。
我们被迫得到一个不舒服的结论。我们观察到的暗能量的价值对于多元宇宙解释为什么我们在这里是不太可能的。似乎需要一个新的物理定律或理解暗能量的新方法来解释宇宙中令人费解的性质。但好消息是我们距离它更近一步。