霍金生前最後一篇論文表示平行宇宙沒那麼多

已故英國物理學家史蒂芬·霍金在去世前十天最後修改過的一篇論文在《高能物理雜誌》（Journal of High Energy Physics）上發表。這是《時間簡史》作者給出的最後一項關於宇宙起源的理論。

該理論曾在2017年7月在劍橋大學的一次會議上首次亮相，以紀念霍金的75歲生日。比利時魯汶大學理論物理學教授赫托格（Thomas Hertog）是論文的合著者。他們基於弦理論進行了大量複雜的數學計算，得出所謂的多元宇宙是有限的。

宇宙暴脹理論認為，在大爆炸後的極短時間內，時空進行了指數級的膨脹。一些科學家們繼而推論，在整體上宇宙會永恆地膨脹，只在一小部分區域停下來，不斷形成無限多氣泡般的宇宙。人類的可見宇宙就是不斷膨脹的時空中的其中一個「泡泡」。

霍金曾在去年秋天接受採訪時說道：「常規的永恆膨脹理論預測宇宙是一個無限的分形，在膨脹的海洋中，鑲嵌著不同的口袋宇宙。」

人類所處的這個「泡泡」中的物理法則，比如光速是每秒三十萬公里，無法適用到其他「泡泡」裡。這些迥異的小宇宙，共同構成一個多元宇宙。

「我從來就不喜歡多元宇宙這個概念。如果多元宇宙中的不同宇宙是無限的，那這個理論就無法得到驗證。」霍金說。

在最後的論文中，霍金和赫托格提出多元宇宙論推出的這種敘事是錯誤的，或者用論文標題的比喻來說，「給永恆膨脹找到一個平滑的出口。 我們預測宇宙在整體上是平滑而有限的。這不是個無限的分形結構。」霍金關於論文說道。

這個平滑的出口是如何找到的呢？赫托格解釋道，傳統的永恆膨脹理論假定宇宙整體背景依據愛因斯坦的廣義相對論演化，量子效應在此基礎上提供了一些漲落。然而，永恆膨脹的內在動力消除了經典力學和量子力學的分割，相對論由此崩潰。

霍金和赫托格利用弦理論統一相對論和量子力學，從而重新計算永恆膨脹問題。弦理論是一種支試圖將四種相互作用力統一起來的理論，認為自然界的基本單元是微小的“弦”，弦在振動和運動過程中產生基本粒子。

具體來講，他們藉用了弦理論中的「全息」概念：整個宇宙是一張巨大而復雜的全息圖，立體空間中的物理現實在數學上可以簡化投影到平面上。

宇宙暴脹理論發展至今日，被無數天文觀測結果所驗證，但仍有一些終極問題留待解答。膨脹如何開始？膨脹的預設啟動條件是什麼？膨脹如何形成瞭如今的宇宙？無論過去未來，膨脹都是永恆的嗎？

霍金留下的最後一篇論文，純理論，純計算，純假說；沒有觀測結果，沒有驗證對象，沒有指明通向平行宇宙的道路。在終極問題之上，它埋下了一顆不知是否能發芽生根的種子。

【圖：互聯網；文：節錄自科學網頁；新聞訊息由林景明提供】