霍金最後論文完整發布，再推翻無邊界理論：多元宇宙非無限

無論是量子理論、黑洞、宇宙起源還是人類滅絕，已逝物理學家史蒂芬‧霍金似乎永遠有層出不窮的思路。在霍金逝世前 10 天，他提交了人生最後一篇論文，其中關於宇宙起源的新論點違背了霍金自己於 1983 年提出的無邊界理論。也因此，過去我們想像的無窮多元宇宙，數量實際上可能沒那麼多。

和之前宇宙外還有無窮數量的多元宇宙想法相悖離，今年 3 月逝世的理論物理學家史蒂芬‧霍金與比利時天主教魯汶大學物理學教授 Thomas Hertog 合作撰寫之論文提出，如果多元宇宙中某些宇宙的尺度無限大，那麼這理論將不能被測試，換句話說，這樣的理論沒有實質用處。

霍金並未反駁多元宇宙存在，但他相信這個多元在「全幅背景中」仍只是有限存在，而非無窮分化的結構。如果這項理論能被其他物理學家接受並證實的話，代表未來我們能更容易測出宇宙極限——因為範圍大大縮小了。

根據目前宇宙暴脹論（inflationary theory），我們存在的這個宇宙於大爆炸後幾分之一秒內，像吹氣球一樣以比光速還快的速度擴長，之後雖然仍在持續膨脹，可速度低了許多。

但若根據 1983 年提出的永恆暴脹（Eternal inflation）模型，量子漲落（quantum fluctuation）描述了宇宙某些地方從未停止這種暴脹過程，因此「整個背景空間」事實上充滿著無數個和我們宇宙一樣的袖珍宇宙（Pocket universe），各自有各自的物理定律，有些是空的、有些充滿物質、有些擴展太快、有的太過短暫，而我們恰恰好由一個合適的宇宙孕育生成。

但霍金不是無窮多元宇宙的粉絲。他和 Thomas Hertog 不愛無限多元宇宙的不可預測性，反而更喜歡一個能被驗證的假說，你可以透過任何實驗來證明或反駁——否則就如外媒《New Atlas》所述，科學聽起來就跟宗教一樣，比如上帝創造了一切，這種說法看似優雅也完美回答了我們為何存在，但其本質上仍是不可測量的。

基於此，包括霍金、Thomas Hertog 在內的一些科學家認為，現有永恆暴脹理論若不修改就沒有意義，此番修改即新論文重點。永恆暴脹理論一個基本假設是愛因斯坦的廣義相對論有效，但霍金、Thomas Hertog 認為情況並非如此，相反地，愛因斯坦理論在其中破滅了。

（Source：pixabay）

他們提出基於弦理論的全新多元宇宙模型，該理論假設宇宙是一個龐大而復雜的全像圖，某些三維空間中的物理現實（physical reality）可以在數學上被簡化成二維投影。宇宙有了邊界，我們才能看見。

新理論也違背了霍金自己在 1983 年首次提出的無邊界理論，那時候，霍金表示宇宙沒有所謂「開始」，因為宇宙沒有邊界，在那裡我們熟悉的時間概念不再有任何意義；但現在，他們說宇宙有邊界，結構也簡單許多。如果理論得到進一步證實，我們將會發現多元宇宙不再那樣多元，甚至宇宙背景範圍將變小得多。

霍金人生最後一篇論文處理了科學家一碰就頭疼異常的問題，雖然多數物理學家普遍不同意新論文的想法，甚至稱這篇論文「完全不起眼」、聽起來令人失望，但畢竟理論物理學家只是用數學來回答宇宙最大尺度的問題，也許我們不必去評論霍金最後一篇論文是紙上談兵還是革命性論點，而只要知道霍金在生命的最後一年，仍孜孜不倦地進行日常工作，試圖了解未知宇宙。

這篇論文還預測未來終有一天，我們可以透過重力波找到平行宇宙存在的證據，研究已於 5 月 2 日發表在《高能物理學報》（High Energy Physics）上。

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（首圖來源：pixabay）