在加勒比海大开曼岛上一个田园诗般的海滩上，安东尼·阿吉雷生动地描述了他所能想象到的最严重的自然灾害。事实上，这可能是任何人所能想象到的最严重的自然灾害。与这类事件相比，小行星撞击简直是小巫见大巫：与另一个完整的宇宙发生灾难性碰撞。
当一个外星宇宙撞向我们的宇宙时，它的外部边界看起来就像一道以接近光速向前推进的墙；在这道墙后面，将是一套与我们完全不同的物理定律，它们会摧毁我们宇宙中触及的一切。“如果我们能以超慢动作看到这些东西，我们会看到天空中有一个巨大的镜子冲向我们，因为光会被墙反射，”加州大学圣克鲁斯分校的年轻物理学家阿吉雷说，“在那之后我们就什么都看不到了——因为我们都死了。”
这种末日般的欣喜背后有一个严肃的目的。阿吉雷是越来越多的宇宙学家中的一员，他们理论认为我们的宇宙只是“多元宇宙”中众多宇宙中的一个。在努力理解这个概念的含义时，他们一直在计算宇宙可能与其邻居相互作用甚至相互碰撞的几率。在调查可能导致的可怕结局时，他们偶然发现了一些惊喜。有诱人的迹象表明，我们的宇宙已经幸存了这样一场碰撞——并带有证明它的伤疤。
阿吉雷在大开曼岛组织了一次会议，专门讨论这些令人费解的问题。这里的对话涉及多元宇宙的意外事件以及宇宙起源和毁灭的其他事项。乍一看，这个环境似乎格格不入：热带阳光梦幻般地普照，破碎椰子的气味从棕榈树下飘来，大海在背景中规律地咆哮。但这个地点也许是合适的。今年的风很大，让当地人想起了2004年摧毁首府乔治市的伊万飓风，它抬起了整个公寓楼，并将建筑物跨街搬运。在自然界中，和平与暴力从来没有远离彼此。
今天对多重宇宙的大部分兴趣源于20世纪80年代初麻省理工学院的先驱宇宙学家艾伦·古斯和当时在莫斯科列别捷夫物理研究所的安德烈·林德提出的概念。古斯提出，我们的宇宙在大爆炸后的最初10的负30次方秒左右经历了一次极快的增长，称为暴胀。这种由强大的排斥能量驱动的极端膨胀，在宇宙冷却时迅速消散，将解决许多谜团。最值得注意的是，暴胀可以解释为什么我们今天看到的宇宙在各个方向上都惊人地均匀。如果在存在的最初瞬间空间被大大拉伸，任何极端的块状或热点和冷点都会立即被平滑掉。这个理论后来被林德修改，他独立地提出了一个类似的想法。暴胀是如此有意义，以至于它很快成为主流宇宙学模型的一部分。
此后不久，林德和塔夫茨大学的亚历克斯·维伦金突然意识到，暴胀可能不是一次性事件。如果它能发生一次，那么它就能——也确实应该——永恒地反复发生。更奇怪的是，每一次暴胀的爆发都会创造一个新的空间和能量泡泡。结果：无限地涌现出新的宇宙，每个宇宙都带着自己独特的物理定律。
在这样一个泡泡般的多元宇宙中，宇宙有时会相互碰撞似乎是不可避免的。但几十年来，宇宙学家们忽视了这种可能性，认为几率很小，而且如果发生，结果将无关紧要，因为碰撞附近的一切都将被摧毁。
在大开曼岛会议上，古斯听起来有点不好意思，直到最近他才认真考虑宇宙碰撞的可能性。“我们没有认真思考这个问题，这很有趣，”他说，“我根本没想过，除了可能认为这很罕见。”
几年前，这种看法改变了。古斯接到了一位ABC新闻记者的电话。她正在做一篇关于全球灾难的报道，询问与其他宇宙的碰撞是否会摧毁地球。古斯的回答显然不够戏剧化——他的采访没有变成电视节目——但这个问题启发了他。他决定不应再忽视“泡泡死亡”的风险，于是他与维伦金和西班牙巴塞罗那大学的豪梅·加里加合作进行了调查。
该团队假设泡泡碰撞是致命的，并着手计算这种致命冲突的几率。古斯的计算表明，多元宇宙中我们所在区域发生致命碰撞的可能性可能相当小。然而，其他研究开始表明，我们的宇宙实际上可以在与外星泡泡的冲突中幸存下来——事实上，这种非致命碰撞很可能已经发生。“当你仔细想想，在一个无限的多元宇宙中，泡泡不断形成，迟早会有一个泡泡在我们泡泡的边界附近形成，然后我们就会被撞到，”维伦金说，“当外星泡泡的宇宙学特征与我们相似时，就可能发生良性碰撞，这样它就不会毁灭我们，而是退去。”
现在维伦金有了一个全新的问题要考虑：“我们能看到这种碰撞的迹象吗？”寻找我们正生活在宇宙碰撞后果中的证据的搜索很快被其他研究人员接手，包括阿吉雷和他的同事马修·约翰逊以及同样在圣克鲁斯的阿萨夫·肖默。“意识到一次轻微的碰撞可能会留下一些可能在我们的宇宙中任何地方都能看到的东西，这让我们很感兴趣，”阿吉雷说。
根据标准宇宙学，无论你往哪个方向看，宇宙都应该大致相同；毕竟，宇宙的极端均匀性是暴胀假说最初受到关注的原因之一。但阿吉雷说，与另一个宇宙发生轻微碰撞，它部分渗透到我们的宇宙中然后又离开，会以一种微妙但独特的方式扰乱这种对称性，在天空中留下一个疤痕。
寻找这种疤痕的地方是宇宙微波背景——大爆炸遗留的全方位辐射。本世纪初，美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）对这种辐射进行了最佳测量，它绘制了早期宇宙中冷热点的详细地图（被认为分别对应着相对密集和空旷的区域）。尽管这些斑点的模式在很大程度上与标准宇宙学预测的随机分布相符，但这张地图确实显示了一些意想不到的特征。一个异常现象横跨微波天空，标示出某些冷热点的奇怪排列。由于它与宇宙中没有特殊方向的标准信念相悖，这个异常现象在2005年被其发现者、伦敦帝国学院的凯特·兰德和若昂·马圭霍调侃地称为“邪恶轴心”。
“‘邪恶轴心’可能是暴胀发生之前遗留下来的东西，”阿吉雷说。尽管暴胀应该抹去宇宙在那之前的大部分细节，但它可能没有消除所有东西。“邪恶轴心”因此可能是在暴胀开始之前的极短瞬间干扰了幼年宇宙的某个巨大而强大的事物的遗迹。“在暴胀之前发生的泡泡碰撞将是一个令人信服的解释，”阿吉雷声称。
他很快承认，与另一个泡泡宇宙的碰撞并非WMAP观测到的奇怪模式的唯一可能解释。例如，一些宇宙学家认为，我们的宇宙并非完美对称地膨胀，而是在一个方向上拉伸得更多。另一些人则提出，整个宇宙可能正在旋转，这将在宇宙微波背景中表现为一种扭曲。阿吉雷承认他需要更多的证据来 M.说服他的同事——以及他自己——相信我们的宇宙是多元宇宙“肇事逃逸”的受害者。
纽约大学的物理学家托马斯·利维正在帮助挖掘这些证据，尽管他的视角非常不同。利维对多元宇宙的迷恋源于他的弦理论背景，这是一种物理模型，假设所有基本粒子都由极其微小的振动弦组成。上世纪90年代末，弦理论被吹捧为通向宇宙所有物理定律的终极解释的最佳途径。但到2002年，弦理论的拥护者开始意识到，他们的方程在预测物理定律方面有点过于出色了。这些方程没有提供一个能解释我们宇宙条件的解决方案，而是提供了惊人的10的500次方个可能的解决方案。每个解决方案似乎都描述了“弦景观”中的一个不同宇宙，每个宇宙都有自己的物理定律，每个（理论上）存在的可能性都相等。
这种未能解释我们宇宙独特规律的现象，最初似乎预示着弦理论的灾难。但随后，物理学家们开始将弦景观与多元宇宙的概念联系起来。他们认为，也许弦理论预测的每一个宇宙确实都存在——每个都在远大于自身的多元宇宙中的一个泡泡中。这种解释的问题在于它具有双重推测性。弦理论当时（现在仍然）没有观测支持，而且我们似乎也不可能找到多元宇宙的这种支持，因为我们被困在自己的泡泡中，无法访问其墙壁之外。
然而，利维认为他可能发现了一个线索。他和两位纽约大学的同事指出，宇宙微波背景中还存在另一个奇怪的异常现象：在天空的南半球有一个比其他地方大得多的冷点。利维的计算表明，来自邻近宇宙的一次古老撞击可能已经造成了这个斑点。“用标准宇宙学很难解释这样一个冷点是如何形成的，”他说。
当利维寻求宇宙碰撞的观测证据时，另一位弦理论家——北卡罗来纳大学教堂山分校的劳拉·梅西尼-霍顿——正试图通过数学研究邻近宇宙如何相互作用。她与卡内基梅隆大学匹兹堡分校和日本佐贺大学的同事合作，正在模拟泡泡宇宙可能在弦景观中诞生的地方和方式。关键的转折点是：这些研究人员假设每个萌芽的宇宙都与其兄弟姐妹不可避免地纠缠在一起。这个理论基于一种著名的量子效应，称为纠缠。在宇宙尺度上，这意味着邻近的宇宙在分离很久之后，仍能对彼此保持一种幽灵般的影响。
2006年，梅西尼-霍顿预测，我们的宇宙与另一个宇宙之间的纠缠可能表现为一种无法解释的力量，拉扯着天空某一部分的星系。去年，她欣喜地听到美国宇航局的一个天文学家小组观察到了这种效应：星系团以每秒约600英里的速度被拉动，尽管目前尚不清楚是什么在拉动。这种运动被其发现者称为“暗流”，似乎非常接近她的预测。“这让我相信我一直在思考的这种奇特的数学事物，事实上可能是真实的，”梅西尼-霍顿眼睛闪闪发光地说。
暗流并非她唯一的预测。纠缠的宇宙为宇宙微波背景中的“邪恶轴心”特征提供了另一种可能的解释。另一方面，最近的一次经历让梅西尼-霍顿对与其他宇宙相互作用的高度试验性证据保持警惕。2006年12月，她和她的团队预测，宇宙纠缠将在太空中挖出一个巨大的空洞。一年内，明尼苏达大学的劳伦斯·拉德尼克领导的一个小组宣布，WMAP在南部天空观测到的巨大冷点恰好对应着这样一个空洞，它的规模太大，无法用传统物理学解释。（它之所以显得寒冷，是因为光线在广阔、快速膨胀的空旷空间中穿行时会失去能量。）
一时间，梅西尼-霍顿似乎要成名了。作为一个年轻活泼的女性，她已经很好地生活在学术界的象牙塔之外。她曾与她的祖国阿尔巴尼亚总理萨利·贝里沙会面，帮助发起一场激发科学兴趣的运动；她也开始收到人们寄来的圣经，他们担心多元宇宙可能带来的宗教影响。“我们正在提出关于现实本质的根本问题，所以这是可以理解的，”梅西尼-霍顿说。
很快又发生了另一个转折。两位其他天体物理学家的后续计算表明，拉德尼克错了，根本没有巨大的空洞。这个消息让梅西尼-霍顿深刻地认识到追逐泡泡宇宙是多么具有挑战性。“仓促地指着天空中的一个冷点，声称它是通往另一个宇宙的窗户，这是危险的，”剑桥大学的希拉尼亚·佩里斯说，她对所有高度理论化的多元宇宙讨论都持怀疑态度。她指出，WMAP观察到的许多异常现象可能只是微波背景数据复杂解释方式造成的故障。“很容易对地图过度解读，”她说。
目前，关于宇宙碰撞的故事在大开曼岛的海滩上听起来比在《物理评论快报》上更好。要说服众多怀疑论者，阿吉雷和志同道合的理论家还需要做大量工作。利维计划在两个月前开始全面新天空测量的欧洲空间局普朗克卫星所做的新的、改进的微波背景测量中寻找更详细的宇宙碰撞特征。
同时，维伦金正在对多元宇宙中可能出现的所有不同泡泡进行数学普查，计算出哪些物理常数的值最可能被最大数量的宇宙共享。“我们应该有望根据不同泡泡中最常见的质量来预测中微子（与普通原子相互作用微弱的幽灵粒子）的质量，”他说。如果未来的实验证实中微子具有这些预测的质量，那将为多元宇宙提供令人信服的支持。
对于梅西尼-霍顿来说，严肃的科学家们进行这些讨论本身就标志着物理学的一个重大转折。“哥白尼告诉我们地球并非宇宙中心，震惊了世界，”她说，“我们可能很快就会发现，我们的整个宇宙甚至不在宇宙中心。”
赢家和输家
在宇宙冲突中，我们的宇宙获胜的机会有多大？纽约大学的托马斯·利维说，任何泡泡宇宙的生存前景都取决于其内部蕴含的能量。上世纪90年代末，天文学家注意到宇宙的膨胀正在加速——他们将这一现象归因于一种神秘的“暗能量”将我们的宇宙推开。这种实体可能以宇宙常数的形式存在，即遍布所有空间的能量。“如果我们的宇宙常数小于外星泡泡的宇宙常数，我们就安全了，”利维说。如果情况颠倒过来，“你就不想在附近了。”
在后一种情况下，当两个宇宙碰撞时，会在它们之间形成一道墙。如果这道墙的张力小于某个值，它将以接近光速的速度冲入我们的宇宙，摧毁其路径上的一切。“宇宙中很大一部分被吞噬，而所有撞到墙上的人都会被压碎致死，”利维说。幸运的是，我们的宇宙常数微乎其微，这使得我们如果在宇宙大战中被卷入，很有可能获胜。
物理学家们曾一度对这个常数的精确值感到困惑。它的数值似乎经过精心调整，为恒星、行星和生命的形成创造了恰到好处的条件。如果它稍大一点，宇宙就会爆炸，生命也永远无法演化。利维的发现暗示了为什么我们的宇宙——或者任何宇宙——很可能拥有一个小的宇宙常数。“我们知道的还不足以说这种碰撞会发生，更不用说经常发生，”利维谨慎地表示，“但如果一个典型的泡泡经历了大量的碰撞，这将表明我们发现自己处于这种宇宙中的一个原因。”
“如果宇宙常数很低，泡泡更有可能存活下来，这确实说得通，”麻省理工学院的宇宙学家艾伦·古斯说。但即使结果对我们的宇宙来说不那么乐观，利维也不会太担心。“我更担心在纽约过马路被车撞，而不是被泡泡撞，”他说，“我暂时不会去买泡泡碰撞保险。”Z. M.
制造“大爆炸”
当其他理论家担心宇宙碰撞的破坏力时，两位特立独行的物理学家提出，正是这样一场巨大的事故诞生了我们的宇宙——而我们所称的“大爆炸”只是无限创造周期中的最新化身。
普林斯顿大学的保罗·斯坦哈特和现任加拿大圆周理论物理研究所的尼尔·图罗克在2002年提出了他们对大爆炸宇宙学的争议性替代方案。他们的想法基于一个数学模型，其中我们的宇宙是一个三维膜，或称“膜”，嵌入在四维空间中。他们说，大爆炸是由于我们的膜与邻近的膜相撞造成的。碰撞的猛烈程度将使两个宇宙都充满了能量和物质。这些碰撞应该每万亿年重复一次，每次都会触发一次新的大爆炸和一个新的宇宙。
斯坦哈特和图罗克的模型预测了一种微小但特定的冷热点模式，这种模式应该在宇宙早期遗留的微波辐射中被探测到。2007年，研究人员在美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的初步测量中看到了这种模式的迹象。“这个特征符合循环模型的预测，”斯坦哈特说，“但现在下定论还为时过早。”事实上，当WMAP团队修订了一些探测器数据时，研究人员无法确认这个“特征”是否只是偶然的波动——但他们也无法排除它。普朗克卫星的新微波研究可能有助于打破僵局。Z. M.
