前言

多元宇宙理论是宇宙学和理论物理学中提出的一个由来已久的概念，从概念的表面含义来看，它指出可能存在多个甚至无限多个宇宙。这个概念的提出可以追溯到19世纪末，但它真正成为一个严谨的科学理论和概念，是在量子物理学和对宇宙力（如黑洞、奇点）的研究成果，以及宇宙大爆炸理论提出后引申出的一系列问题的研究中，逐渐形成的。

我们在探讨多元宇宙这个理论和概念时，心里面最想知道的是，如果多元宇宙的理论是正确的，那么在这些平行存在着的多个宇宙中，生命个体是怎样存在的？是否是存在于多个宇宙中呢？如果普遍适用的物理定律也能够从一个宇宙变化到另一个宇宙，这对生命来说，意味着什么？

长文短读：

暗能量是宇宙膨胀的动力因素，然而，尽管宇宙膨胀速度不同，暗能量对宇宙中恒星形成的影响可以忽略不计;

因此，暗能量对恒星的这种微小影响增加了多元宇宙中生命存在的可能性——其他宇宙将与我们自己的宇宙一样适合居住；

目前的多元宇宙及暗能量理论还不完善，与一些观测数据有出入，也不能完全回避霍金理论的问题；

未来若干年，我们将通过射电望远镜接收到宇宙大爆炸初期第一批形成的恒星和星系发出的光，或许带给我们更多有用的信息。

问题的提出

上述针对多元宇宙相关论点的依据，是目前正在开展的两项研究工作：

1.由达勒姆大学计算宇宙学研究所的杰米·萨尔西多（Jaime Salcido）领导的，研究题为“暗能量对星系形成的影响——我们宇宙的未来是什么？”的研究课题。

2.由悉尼大学悉尼天文学研究所的约翰·坦普顿研究员卢克·巴恩斯（Luke Barnes）领导的，“星系形成效率和用EAGLE模拟对宇宙常数的多重宇宙解释”的研究课题。

作为爱因斯坦的场方程的一个结果，我们目前可以自然而然想到，宇宙自大爆炸以来，要么处于膨胀状态，要么处于收缩状态。

20世纪20年代，天文学家认为宇宙的大小是固定的。即便广义相对论预示事实并非如此的时候，爱因斯坦也没有转变思路，1919年，爱因斯坦提出了“宇宙常数”（由Lambda表示），.他在自己的理论中发明这个术语去抵消几乎无处不在的引力，用以保持宇宙的恒定不变。爱因斯坦后来将这一术语(宇宙常数)称为他一生中“最大的错误”。

此后不久，美国科学家埃德温-哈勃的研究揭示了爱因斯坦的错误，他揭示出（基于对其他星系的红移测量）宇宙确实处于膨胀状态，让天文学家放弃对静态、稳定宇宙的原有认识，重新开始揭示一个奇异而令人困惑的宇宙。

正在进行的大规模宇宙研究表明，在过去50亿年中，宇宙膨胀加速。

1998年，天文学家们发现，宇宙不只是在膨胀，而且在以前所未有的加速度向外扩张，所有遥远的星系远离我们的速度越来越快。因此应该存在有某种隐藏的力量在暗中把星系相互以加速膨胀的方式撕扯开来，这是一种具有排斥力的能量，被称为“暗能量”。通过近年来的各种观测和计算证实，暗能量不仅存在，而且在宇宙中占主导地位，它的总量约达到宇宙总量的73%，而宇宙中的暗物质约占23%、普通物质仅约占4%。

从那时起，天体物理学家和宇宙学家一直试图理解暗能量是如何影响宇宙演化的。这是一个问题，因为我们目前的宇宙模型预测，我们的宇宙中一定有比观测到的更多的暗能量。然而，解释更大量的暗能量会导致如此迅速的宇宙演化它会在任何恒星、行星或生命形成之前稀释物质。

两项研究揭示的事实

暗能量——尽管宇宙膨胀速度不同——对宇宙中恒星形成的影响可以忽略不计

在第一项研究中，萨尔西多和团队试图确定更多暗能量的存在如何影响我们宇宙中恒星的形成速度。为此，他们使用EAGLE（星系及其环境的演化过程的数学模型）进行了流体动力学数值模拟项目——这实现了对可观测宇宙的最真实模拟之一。

EAGLE模拟的宇宙图像

在这些研究中，研究小组考虑了暗能量（在其观测值下）的影响——在过去的138亿年和未来的138亿年中，暗能量会对恒星的形成产生怎样的影响。由此，研究小组利用所开发的分析模型进行模拟研究，结果表明——暗能量，尽管宇宙膨胀速度不同，对宇宙中恒星形成的影响可以忽略不计。

他们进一步表明，只有当宇宙已经产生了大部分恒星质量，并且只导致恒星形成的总密度降低了约15%时，其影响才会变得显著。正如萨尔西多在达勒姆大学新闻稿中所解释的：

“对许多物理学家来说，宇宙中无法解释但数量巨大的暗能量是一个令人沮丧的谜团。我们的模拟表明，即使宇宙中有更多的暗能量，它对恒星和行星形成的影响也很小，这提高了生命在宇宙中存在的可能性。”

在第二项研究中，研究团队使用了来自EAGLE的相同的数学模型，来研究不同程度的暗物质对星系和恒星形成的影响。在模拟过程中，Lambda值会从我们目前宇宙真实观测值的0值300倍之间进行取值，从而得到不同的模拟宇宙。

然而，由于宇宙的恒星形成速率在加速膨胀开始前约35亿年达到峰值（约85亿年前，大爆炸后53亿年），因此暗物质的增加对恒星形成速率的影响很小。

综上所述，这些模拟表明，在一个物理定律可能差异很大的多元宇宙中，更多暗能量宇宙加速膨胀的效应不会对恒星或星系形成的速率产生重大影响。

这就从反方面证明了，多元宇宙中的其他宇宙将与我们自己的宇宙一样适合居住——至少在理论上是如此。

正如巴恩斯博士所解释的：

“多元宇宙理论以前被认为是把观测到的暗能量的价值当作彩票——就好像有一张幸运彩票中奖一样——我们生活在宇宙中，形成了美丽的星系和所有的生命。然而，通过我们的研究工作表明，能拿到这张中奖彩票也太幸运了，因为这比生命的产生还要更特殊、更难发生。”

然而，研究小组的研究也对用多元宇宙理论解释宇宙中暗能量观测值的准确性提出了质疑。因为根据推算，如果我们生活在一个多元宇宙中，那么我们观察到的暗能量应该是我们现在实际观测到的数量的50倍——尽管这个研究结果并不是否定了多重宇宙的可能性，但我们实际观测到的少量暗能量或许将更好地用尚未发现的自然法则来解释。

宇宙中恒星的形成是引力吸引和暗能量排斥之间的斗争的结果。在模拟中发现，在暗能量比当前宇宙大得多的宇宙中可以非常容易地形成恒星。那么，为什么我们宇宙中的暗能量如此微乎其微呢？或许应该寻找一个新的物理定律来解释宇宙的这种奇怪性质，多元宇宙理论可能需要进一步的完善。

这些研究是及时的，因为它们紧跟斯蒂芬·霍金的最终理论（该理论质疑多元宇宙的存在，并提出了一个有限且相当平滑的宇宙）。基本上，这三项研究都表明，关于我们是否生活在多元宇宙中以及暗能量在宇宙演化中的作用的争论远未结束。

但我们可以期待下一代任务在未来提供一些有用的线索。这些未来的任务中就包括了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）、广域蓑衣网小编红外巡天望远镜（WFIRST）等大型地面天文望远镜。除了研究太阳系外行星和物体外，这些望远镜还将用于致力于研究第一批恒星和星系是如何形成的，并确定暗能量所起的作用。

更重要的是，根据上述这些任务和研究表明，如果预测成立，那么我们预计将在2020年后的某一年，收集到来自它们（宇宙第一批恒星和星系）的第一束光。