A类作为一名宇宙学家，我在演讲后经常听到的一些问题包括：我们的宇宙之外还有什么？我们的宇宙膨胀成什么样子？我们的宇宙会永远膨胀吗？这些问题问起来很自然。但这里还有一个更深层的问题。基本上，我们真正想知道的是：我们的知识有边界吗？科学有基本的限制吗？
当然，答案是我们事先不知道。除非我们努力超越知识的极限，否则我们不会知道知识是否有极限。目前，我们还没有达到极限的迹象。我们可能面临着障碍，但这些都表明我们只是暂时的。有些人对我说：“我们永远不会知道宇宙是如何开始的。”。这不仅是未经证实的，而且迄今为止科学史还没有证明存在这样的局限性。在我自己的宇宙学领域，我们的知识以50年前无人预见的方式增长。
在晴朗的日子里，你永远看不到：原则上，你能看到的最远距离是453亿光年。虽然这是对我们知识的直接限制，但它并没有阻止我们掌握大自然的基本工作。NASA/Bill Ingalls这并不是说大自然对我们可以观察到的东西和我们如何观察它没有任何限制。例如，海森堡测不准原理限制了我们在任何时候对粒子运动的了解，而光速限制了我们可以在给定间隔内看到或旅行的距离。但这些限制只告诉我们我们无法观察到的，而不是我们最终无法学习到的。测不准原理并没有妨碍我们学习量子力学的规则，理解原子的行为，或者发现我们永远无法直接看到的所谓虚拟粒子的存在。
宇宙正在膨胀的观察确实意味着一个开始，因为如果我们向后推算，那么在遥远的过去的某个点上，我们观察到的宇宙中的一切都位于同一个点上。在那一刻，也就是现在被称为大爆炸的时刻，我们所知道的物理定律崩溃了，因为描述重力的广义相对论无法成功地与描述微观长度尺度物理的量子力学结合。但大多数科学家并不认为这是知识的基本边界，因为我们预计广义相对论必须作为一致的量子理论的一部分进行修改。弦理论是目前正在进行的主要努力之一。
如果我们朝一个方向看得足够远，我们就会看到我们的后脑勺。
有了这样一个理论，我们也许能够回答大爆炸之前发生了什么（如果有的话）的问题。最简单的答案可能也是最不令人满意的。狭义相对论和广义相对论将空间和时间联系在一起，形成一个单一的实体：时空。如果空间是在大爆炸中创造的，那么时间也可能是。在这种情况下，没有“之前”。这根本不是一个好问题。然而，这并不是唯一可能的答案，我们需要等待量子引力理论及其实验证实，然后才能对我们的回答有信心。
还有一个问题是，我们是否能够知道我们自己的宇宙之外的空间存在着什么。我们宇宙的边界是什么？再一次，我们可以冒险猜测。如果我们的时空是自发产生的——正如我在上一本书中详细论述的那样，从无到有的宇宙，似乎是最有可能的——那么它的总能量可能为零：物质所代表的能量正好被引力场所代表的能源所抵消。简单地说，如果某个东西等于零，那么它就可以从无到有。现在，我们可以验证的唯一总能量为零的宇宙是一个封闭的宇宙。这样的宇宙是有限的，但又是无限的。就像你可以永远围绕球体表面移动而不遇到任何边界一样，我们的宇宙也可能是这样的。如果我们朝一个方向看得足够远，我们就会看到我们的后脑勺。
实际上，我们无法做到这一点，可能是因为我们的可见宇宙只是更大体积的一部分。原因与所谓的通货膨胀有关。大多数自发产生的微观尺寸的宇宙将在微观时间内再次坍塌，而不是持续数十亿年。但是，在某些情况下，真空空间将被赋予能量，这将导致宇宙以指数级速度膨胀，至少在短时间内如此。我们认为，这样一个膨胀期发生在我们宇宙大爆炸膨胀的最早时刻，阻止了宇宙立即再次坍塌。在此过程中，宇宙膨胀到如此巨大的程度，无论出于何种意图和目的，它现在看起来都是扁平而无限的，就像堪萨斯州的一块玉米田，尽管它位于我们称之为地球的巨大球体上，但看起来是无限的。这就是为什么当我们抬头仰望太空时，我们看不到自己的后脑勺原因，尽管我们的宇宙可能在其最大尺度上是封闭的。然而，原则上，只要我们等待的时间足够长，我们就可以看到整个事情，只要我们的可见宇宙中没有再次出现通货膨胀，也没有在我们无法观察到的其他空间区域发生通货膨胀。
至于我们尚未观察到或可能从未观察到的区域可能正在膨胀的可能性，事实上，我们目前的理论表明这是最有可能的。如果我们认为“我们的宇宙”一词是指我们曾经可以交流或有一天可以交流的空间区域，那么通货膨胀通常会创造出我们之外的其他宇宙。在我们的太空体积内，通货膨胀可能是短暂的，但太空的其余部分永远以指数形式膨胀，像我们这样的孤立区域偶尔会与膨胀脱钩，就像当温度低于零度时，快速流动的水面上会形成孤立的冰块一样。每个这样的宇宙都有一个开始，与膨胀在其空间体积内结束的时间挂钩。在这种情况下，我们宇宙的开始可能并不是时间本身的开始——我们有进一步的理由怀疑宇宙大爆炸是否代表了我们知识的终极极限。
碰撞星系：这样的宇宙骚动总有一天会停止发生，遥远未来的观测者可能永远不会意识到我们的宇宙曾经是多么充满活力。美国国家航空航天局根据导致每个宇宙与背景空间解耦的过程，每个宇宙的物理定律可能不同。我们把这个可能的宇宙集合称为“多元宇宙”。多元宇宙的概念在科学界获得了吸引力，这不仅是因为它受到通货膨胀等现象的推动，而且还因为存在许多不同宇宙的可能性，每个宇宙都有自己的物理定律，可能解释了我们宇宙中各种看似无法解释的基本参数。这些参数只是宇宙诞生时随机产生的值。
如果其他宇宙在那里，它们与我们的宇宙相距很远，并以超光速相对速度后退，所以我们永远无法直接探测到它们。那么多元宇宙就是形而上学吗？因此，验证多元宇宙的可能存在是否代表了我们知识的基本边界？答案是：不一定。虽然我们可能永远不会直接看到另一个宇宙，但我们仍然可以通过观察膨胀会产生的引力波，来检验可能在经验上产生它的理论。这将使我们原则上能够测试导致我们宇宙膨胀过程的详细性质。这些波与LIGO最近发现的引力波相似，但来源不同。它们不是来自遥远星系中大质量黑洞的碰撞等灾难性事件，而是来自宇宙大爆炸的最早时刻，即假定的膨胀期。如果我们能够直接探测到它们，我们也许能够在各种实验中进行，这些实验正在寻找它们在宇宙微波背景中留下的特征，宇宙大爆炸留下的辐射可以探测通货膨胀的物理，然后确定永恒的通货膨胀是否是这一物理的结果。因此，我们可以间接地测试其他宇宙是否一定存在，即使我们无法直接检测到它们。
简言之，我们已经发现，即使是最深刻的形而上学问题——我们以前可能想象过的问题——也永远无法从经验上解决，包括其他宇宙的可能存在——如果我们足够聪明的话，事实上可能是可以解决的。我们从应用理性与实验观察相结合中学到的知识是没有限度的。
一个没有限制的宇宙吸引着我们，激励着我们继续寻找。但是，我们能相信我们的知识永远不会有极限吗？不完全是。
通货膨胀确实对知识，尤其是对过去的知识，设置了一个基本限制。它从本质上重置了宇宙，潜在地破坏了之前有关动力学过程的所有信息。膨胀期间空间的快速膨胀严重稀释了任何区域的内容。因此，它可能已经消除了磁单极子的踪迹，例如，磁单极体是一种理论上认为宇宙早期大量产生的粒子。这是通货膨胀最初的优点之一：它使我们从未见过这种粒子的事实与对其产生的预测相吻合。但在消除差异的过程中，通货膨胀抹去了我们过去的一些方面。
更糟糕的是，擦除可能还没有结束。我们现在显然生活在另一个通货膨胀时期。对遥远星系衰退的测量表明，我们宇宙的膨胀目前正在加速，而不是减慢，因为如果主要的引力能量存在于物质或辐射中，而不是存在于空旷的空间中。目前，我们对这种能量的起源还不了解。每一种可能的解释都表明，知识的进步甚至我们的存在都受到了根本性的限制。
如果宇宙经历某种相变，即蒸汽凝结成液态水的宇宙版本，那么空空间的能量可能会突然消失。如果发生这种情况，基本力的性质可能会改变，我们在宇宙中看到的所有结构，从原子开始，都可能变得不稳定或消失。我们会和其他人一起消失。
但即使扩张继续，未来仍相当黯淡。在大约2万亿年内——这在人类尺度上似乎是很长的时间，但在宇宙尺度上却不是很长——宇宙的其余部分将从我们的视野中消失。在遥远的未来，任何在围绕恒星的行星上进化的观测者都会想象，他们生活在一个被永恒的空空间包围的单一星系上，没有加速的迹象，甚至没有任何早期大爆炸的证据。正如我们已经看不到单极子一样，他们将对我们容易看到的历史视而不见。（可以肯定的是，他们可能会接触到我们尚未接触到的可观察现象，所以我们不应该感到太优越。）
无论哪种方式，我们都应该享受阳光下的短暂时光，在力所能及的时候学习我们能做的事情。研究生们，努力学习！
劳伦斯·克劳斯（Lawrence M.Krauss）是一位理论物理学家和宇宙学家，是起源项目的负责人，也是亚利桑那州立大学地球与空间探索学院的基础教授。他还是畅销书的作者，包括从无到有的宇宙和《星际迷航物理学》。
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