互动科普

我们来介绍基于超弦理论提出的两个宇宙诞生模型之一，在这个模型中，可以由已经存在的“亲宇宙”诞生出“子宇宙”。

最近，超弦理论的研究者之间流行着一种观点，认为在我们这个宇宙中起作用的物理规律是由偶然性决定的，物理规律本来可以有无数的可能性。由此还引出一种令人吃惊的宇宙诞生理论：我们这个宇宙是从物理规律不同的另一个宇宙诞生出来的.。

亲宇宙和子宇宙之间的奇妙关系

如上侧图解所示，在由超弦理论得到的一种宇宙诞生模型中可以从亲宇宙诞生出子宇宙，再从子宇宙诞生出孙宇宙。子宇宙空间带有的能量（真空能）要小于亲宇宙的真空能，同样，孙宇宙的真空能也要小于子宇宙的真空能。在宇宙空间中如此生成的宇宙，所具有的真空能通常都比较小，不过偶尔也会生成一个比较大的宇宙。具体来说，在原来宇宙空间（亲宇宙）的一个小区域诞生出一个新的宇宙空间（子宇宙)(1）。这个子宇宙不断扩张，但是由于亲宇宙也在不断膨胀，子宇宙绝不可能占领全部亲宇宙。接着，在子宇宙的一个小区域也诞生出一个孙宇宙，它也不断扩张（2～3)。新的宇宙就这样一个接一个地诞生出来。我们这个宇宙也许就是来自在宇宙初期诞生出来的一个子宇宙。理论预测，今后大概要经过比我们这个宇宙的年龄（大约137亿年）还要长的时间才会再一次出现这样的事情。以时空嵌套来描述宇宙诞生的这种图像叫做“宇宙景观”。

图的下半部分是用另一种方式来描绘宇宙的逐代生成。图中画出的曲面起伏表示真空能的高低变化，纵轴和横轴表示决定宇宙性质的那些特征值（如电子的质量、电磁相互作用的强度等）的大小。右上侧图中所表现的从亲宇宙中诞生出子宇宙的嵌套过程相当于在此曲面上宇宙从一个“谷”位置（稳定宇宙）逐次移动到另一个更低的“谷”位置。亲宇宙诞生出子宇宙则相当于在某个“谷”位置到来了一个宇宙（子宇宙）。计算表明，这样的“谷”的数目多得不可思议，至少有10的500次方个，这正好支持了认为存在着物理规律不同的大量宇宙的看法。用有激烈起伏的曲面来描绘宇宙诞生的这种图像叫做“弦景观”。

亲宇宙生出子宇宙，后者再生出孙宇宙

我们可以把原来就存在的那个宇宙叫做亲宇宙。在某个时候，在这个亲宇宙的空间内的某一个小区域新生出了一个宇宙，我们可以将它叫做“子宇宙”。在这个子宇宙的世界中起作用的是不同于亲宇宙的物理规律。子宇宙不断扩张，但由于亲宇宙也在不断膨胀，所以子宇宙永远也不会扩张到占领全部亲宇宙。

不久以后，在这个子宇宙中再新生出一个宇宙，我们可以称它为“孙宇宙”。孙宇宙也不断扩张。宇宙就这样一个接一个地诞生出来，子子孙孙，形成一种嵌套结构。

（本文发表于《科学世界》2013年第7期）