多元宇宙的存在被科學家證實，母宇宙的本質如何解釋？

多元宇宙的概念想必許多人都聽過，但許多人只是把它當作科幻電影中的概念，與我們現實世界相距甚遠。事實上，多元宇宙並非只是幻想，有些科學家甚至發現了我們世界就是多元宇宙的證據。最近，一群物理學家透過實驗證實了多元宇宙的存在，這意味著我們的宇宙只是母宇宙中的一個泡泡。而這些泡泡宇宙仍在不斷湧現。康乃爾大學在2023年5月9日發表的一項研究聲稱，在對鐵磁流體進行的實驗中，他們發現了永恆暴脹理論所預測的多元宇宙可能是真實存在的。令人驚訝的是，這個實驗並不是唯一一個支持多元宇宙存在的證據，還有其他多個研究也顯示了這一點。 2017年英國杜倫大學的一項研究指出，在大爆炸產生的宇宙微波背景輻射（CMB）中，我們觀察到了一些特別冷的區域，尤其是那些巨大的圓形'冷點'，這可能來自於我們宇宙附近形成的其他宇宙。這些宇宙在大爆炸期間可能與我們的宇宙發生了引力相互作用，留下了這些痕跡。

你可能會好奇多元宇宙究竟是什麼？多元宇宙來自於永恆暴脹模型。它符合量子場論的預測，在邏輯上更合理，並且與大爆炸宇宙模型直接相關。根據大爆炸理論，我們的宇宙在138億年前形成於一個密度極高、體積極小的奇點，這個奇點為什麼會爆炸，以及宇宙中的能量是如何產生的等等顯而易見的問題至今沒有完全解答。所以大爆炸模型存在一些不完美之處。因此在1981年， 提出了宇宙暴脹理論來解決上述問題。根據暴脹理論，宇宙在誕生後的10^-36秒到10^-32秒之間經歷了指數級膨脹。在這個非常短暫的時間內，宇宙的體積幾乎從最初的零迅速增大了10^78倍，也就是說，宇宙的體積從最初的零膨脹到我們觀測到的宇宙大小甚至更大，為什麼宇宙會發生暴脹呢？原因是在宇宙初始階段，空間中存在著以標量場形式存在的暴漲場。可以將其視為暗能量，這時的真空充滿了巨大的能量，因此這種真空被稱為偽真空。在10^-36秒到10^-32秒之間，真空能量導致了空間的暴脹。當暴脹停止後，真空能量衰變並產生其他物質和場，這個階段就是宇宙加熱的階段，也就是我們所稱的大爆炸的開始。

真空能量釋放後，宇宙膨脹的速度顯著減慢，但宇宙仍然持續膨脹，原因是暴脹場中的能量仍然在真空中保留了一部分，這就是我們現在所說的暗能量。暗能量仍然導致空間膨脹。有了暴漲理論，我們就能夠理解大爆炸熱狀態的來源，也就是來自真空能量的衰變。儘管我們目前不清楚零到10-36秒之間發生了什麼，但暴脹理論的出現使大爆炸模型變得更加完善。然而在1986年，阿倫·固斯的暴脹理論被三位物理學家發展為永恆暴脹理論。根據這個理論我們得出這樣預測：宇宙空間的暴漲至今沒有停止，它仍在持續進行中。新創造的空間具有相同數量的真空能量。當空間的某些地方暴漲停止時，將形成一個泡泡區域。這個泡泡區域經歷大爆炸，誕生一個泡泡宇宙。我們所處的宇宙就是眾多泡泡宇宙中的一個。

為了理解永恆暴脹模型，可以想像一個小球在一個平緩的山坡上滾動。山坡的底部是一個山谷，小球在山坡上有一定的位能。這個狀態可以類比充滿真空能量的宇宙空間，也就是偽真空。顯然，小球並不是一個穩定的狀態，隨著時間的推移，它最終會滾落到山谷中，釋放能量，進入一個穩定的狀態。此時就代表著暴脹的結束。真空釋放出能量後，會產生其他粒子和場，形成熱大爆炸。如果真空中的暴脹場是經典的，那麼問題就相對簡單，因為我們可以確定小球何時會從山坡上滾落。一旦它滾落整個宇宙的暴脹就會結束，宇宙就只能形成一個宇宙。然而暴脹場是量子場，小球不是宏觀物體，它受量子力學的控制。因此小球何時滾落山坡的時間是不確定的，它會在山坡上來回波動。可能是不到一秒，也可能是兩秒，甚至任何時間都有可能。因此在宇宙暴脹的不同區域，暴脹結束的時間是不同的。有些空間可能很快就會誕生一個宇宙，而有些空間可能需要很久。隨著時間的推移，宇宙將產生許多這樣的泡泡宇宙，這就是多重宇宙。

那麼，我們能與其他宇宙溝通嗎？很明顯這是不可能的。由於每個宇宙空間的膨脹遠遠超過光速，兩個宇宙之間不會以任何方式交換資訊。因此要證明多元宇宙的存在，我們只能尋找間接的證據。根據一些科學家的說法。當多元宇宙被創造時，這些宇宙彼此非常接近，還來不及遠離。這樣就會產生引力交互作用，從而在宇宙微波背景輻射中留下冷斑。我們知道冷斑是強引力的結果。因此，根據發表在《物理評論快報》和《物理評論D》上的研究論文，在宇宙微波背景中發現了冷斑，可能是由附近的其他宇宙造成的。但這個問題尚未達成一致意見。大部分科學家認為這些冷斑是古老超星系團的引力所留下的痕跡，而不是多元宇宙的證據。那麼，我們要如何證明多元宇宙的可能存在呢？有一種方法是在地球上創建量子多元宇宙，透過利用量子現象來重複我們先前描述的暴脹場行為。只要我們在實驗室中觀察到量子現象與我們對於這個量子小球的預測相符，就意味著早期的暴脹場很有可能會按照我們的預測發展。

康乃爾大學發表了一項研究，這是第一個證明多元宇宙存在的實驗結果。實驗於2023年5月9日進行，使用了鐵磁流體作為研究對象。當這些流體從亞穩定狀態轉變為基態時，類似於小球從山坡上滾落的過程，它們的行為與暴脹場衰變過程非常相似。這與永恆暴脹理論的預測基本上吻合，但實驗是線性和一維的。如果要證明多元宇宙的存在，我們還需要進行二維和三維的實驗。因此，科學家正在進行其他實驗，在量子物理學中，當原子達到極低的壓力和溫度時，原子的波函數會產生相干性，所有原子都處於最低且相同的量子態，這現像被稱為波色-愛因斯坦凝聚。研究人員在這些凝聚雲中也觀察到微型真空氣泡的形成。從數據來看，這些微型真空氣泡與宇宙泡沫的產生類似。目前，科學家正在使用鉀原子進行類似實驗，並計劃在明年公佈結果。因此多元宇宙是很可能存在的，因為它符合邏輯。如果多元宇宙真的存在，那麼我們所在的"母宇宙"究竟是什麼樣的呢？

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