这些遥远的时空究竟能延伸出去多远是一个很有意思的问题,它取决于时空本身的形状。不同的估计认为,宇宙的真正大小从可观测宇宙的约250倍大(假设宇宙是闭合的)到无穷大(假设宇宙空间是平直或开放的)不等。然而,延伸出去的空间属于一个更为广阔的宇宙,而这个宇宙和我们的宇宙在本质上是相似的。事实上,如果宇宙真的是无穷的,或接近无穷的,我们可以预期,在宇宙中必定存在一个极其遥远的地方,那里会和我们的可观测宇宙一模一样。
这些“副本”宇宙以及生活在其中你我的“副本”距离我们有多远呢?我们的可观测宇宙有着465亿光年的半径,包含有10118个粒子。试着想象一下这些粒子在可观测宇宙中所有可能的排列组合,粗略计算,可以得到有10的10后面加118个零次方的可能性。虽然这个数字看上去很大,但如果宇宙真是无穷大的,那么就有足够的空间来使得其中的粒子一次又一次地重复我们宇宙的特定组成。
如果还有另一种类型的多重宇宙又会怎么样呢?在这些多重宇宙中有一个和我们的宇宙截然不同。这正是令许多宇宙学家着迷的,在它背后有一个核心概念,被称为“永恒暴胀”。
在日常生活中,我们熟知物质的物态,或者称为“相”。例如,水分子可以是液态的水、固态的冰或气态的水蒸气。但在基本物理学中,不单单物质具有相,我们周围的一切,包括时空本身,都具有相。弦理论这样的高能物理学理论预言存在大量的相。当然,这些相之间的差异要远远超过水与冰之间的差别。不同的相可以拥有不同的物理学规律。例如,在某些相中会不含有构成我们宇宙的基本粒子,比如电子和夸克;在另一些相中,电子和夸克则可能具有不同的形式和性质,比如电荷和质量。这些相是目前最前卫的宇宙学理论的共有特征。
不同相之间可以具有不同的性质,其中之一便是“真空能”的强度,它弥漫于整个空间中。在过去的几十年中,天文学家已经发现了强有力的证据,证明在我们的宇宙中存在少量的真空能,被称为暗能量。正是它在驱动宇宙加速膨胀,否则宇宙的膨胀速率会不断减慢。在其他的相中,真空能可以不存在,或者强得多,甚至具有负值。这是在多重宇宙中创造出新宇宙的关键。如果所有这些不同相都可以存在,那么它们之间就可以转换,就像冰、水和蒸汽之间的变化。
在某个初始时刻,宇宙中每个地方都可以有一个相。具有不同相的区域就像香槟中的气泡,或多或少是呈随机分布的。这就像抛硬币,对于一个给定的相,它的真空能要么为正,要么为负,但其中总有一些会是正的。如果真空能足够大,那么这个宇宙泡就会指数式地膨胀,在几分之一秒的时间里大小就会翻番,再翻番,并依此类推下去。因此,在这些区域中,空间会发生爆炸。如果这些相本身是不稳定的,那么宇宙泡就会在它们之中形成。这就是宇宙学家所说的永恒暴胀。这是一个相当令人兴奋的概念。如果它是正确的,那么我们可能就位于这些宇宙泡中的一个。在这个宇宙泡之外,则有可能存在非常奇特的东西,例如极高速的暴胀、不同的物理学定律,甚至还可能有不同的维度。一旦你越过了我们所在宇宙泡的边界,就会发现多重宇宙绝对不会平淡无奇。永恒暴胀可以解释有关我们宇宙的最大谜团之一。