科学理论帮助我们更加深刻地理解地球母亲的演化。图源：Prapass Pulsub / Getty Images
尽管我们总是一厢情愿地认为人类的集体智慧已经揭开了大部分宇宙奥秘的面纱，但事实上我们所掌握的不过是完全理解宇宙所需知识的冰山一角——这种掌控也极其脆弱。并且每隔一段时间，科学界总会涌现出某种新理论，彻底颠覆我们既有的全部认知，指引我们踏上可能蕴含所有未解之谜答案的新征途。这些理论提出的概念往往因其过度抽象或过于超前，难以被当时主流科学界接纳，但随着岁月流转，当更多的实验现象涌现、关键拼图渐次浮现时，即便最离奇的理论也可能被证实始终正确。
本文所列的科学假说虽然还未获得实验上得最终证实，但也未遭到全盘否定。那么，何不让我们脑洞大开，从我们得独到视角来判断，这些颠覆性科学理论中究竟哪一种最具揭示真相的潜力呢？
1. 宇宙碰撞理论（火宇宙理论）
火宇宙理论（Ekpyrotic Universe Theory）在物理学界公认的宇宙大爆炸理论的基础上，为理解宇宙的起源提供了全新视角。其中，“Ekpyrotic”对应希腊词源“ekpyrosis 燃烧”的本意，暗含宇宙在毁灭中重生的哲学意味。该理论认为：宇宙并非起源于奇点的大爆炸，而是两个平行宇宙剧烈碰撞的产物。这场创世撞击产生了"宇宙重置"效应，使新生的宇宙如大爆炸理论所描述般开始膨胀。然而与大爆炸理论不同，该理论预言宇宙终将停止无限膨胀的过程，转而在某一临界值时进入了收缩阶段，最终形成天体物理学家所称的"大坍缩"。坍缩过程中积蓄的动能将引发新一轮的平行宇宙之间的碰撞，宇宙由此再度重置，整个轮回将周而复始永无止境。
图源：pixabay
2. 白洞是否存在
黑洞的存在是如此的出名，以至于每一位接触过科普的、或是对天体物理有所耳闻的人都对其极为强烈的引力感到畏惧。黑洞的质量是如此的巨大，以致于它能够将周围一切，甚至是光，都拽入它的牢笼中。但是如果有黑洞的话，宇宙中是否存在白洞呢？理论上来说，科学界认为在宇宙存在优雅的对称性，那么白洞作为黑洞在宇宙的一体两面而理应存在。作为黑洞的完全对立面，白洞理论上不仅不吞噬物质，反而持续喷射物质。然而科学家从未真正观测到白洞（很可能因其仅存于极端假设情境中），因此白洞究竟呈现为黑洞的终端形态、虫洞的特殊结构还是其他未知机制，至今仍无定论。如果宇宙中真的存在白洞，并且它在喷涌曾被黑洞吞噬的物质，那么这些物质必须规避与奇点的融合并保持其完整性。由于目前所有已知的黑洞都具备阻碍人类直接观测的屏障——视界，我们目前对被黑洞吞噬的物质的最终命运其实并不明确——人类之所以能推断宇宙中黑洞的位置，完全依赖于它们对周边天体的引力扰动效应。这意味着未来若要证实白洞存在，可能需要重构现有物理定律体系，这无疑将是一场艰巨的认知革命。
图源：pixabay
3. 费米悖论
物理学家恩里科·费米（Enrico Fermi）与迈克尔·H·哈特（Michael H. Hart）在物理界中率先提出了一个困扰科学界许久的费米悖论，其核心质疑在于：若德雷克方程正确无误，银河系中确实存在数以百万计的智慧生命形态，按常理推论，人类至今理应已从至少某个地外文明处捕捉到某种形式的信号。这一宇宙尺度的认知困境，被学界称为"大沉默"之谜。
多年来，针对费米悖论的诸多奇思妙想也应运而生，试图为"大沉默"之谜提供一个最为合理的诠释。其中，在这些解释中，最为奇趣横生的，并且也是充满想象力的当属该假说——人类或许正栖居于《黑客帝国》式的计算机模拟世界，在无形的全息囚笼中演绎着数字人生。
4. 模拟理论
这是一个更为脑洞大开的理论，从某种意义上侧面增加了人类之于AI的不可替代性。该理论提出：人类或许正栖息于某遥远星系外星文明构筑的计算机仿真系统中。虽初闻此说犹如科幻迷的狂想，实则诸多顶尖科学家不仅承认模拟理论的可能性，更致力于设计验证实验。最具代表性的是德国物理学家团队，他们正尝试构建属于人类视角的宇宙程序化模拟场。
而更令人机缘巧合的是，理论物理学家S·詹姆斯·盖茨（S. James Gate）声称在弦论领域取得的突破性发现为模拟理论提供了佐证。盖茨团队构建了一种极度特殊的自对偶线性二进制纠错块码来描述宇宙本质的底层方程，并进一步将其解释为这是深藏在宇宙底层之间类似二进制的计算机代码。在他的理论观点中，量子物理的核心区域竟嵌入了纠错的1与0二进制信息流，恰似《黑客帝国》的经典警示："尼奥，觉醒吧……矩阵已捕获了你。"
图源：pixabay
5. 宇宙全息投影理论
与脑洞大开以至于难以令人采信的模拟理论完全不同，全息宇宙理论另辟蹊径，指出我们目之所及的浩瀚星空并非精密虚拟程序，而是宇宙的本体的一个全息投影。当我们仰望银河时，那些遥远星体不过是投射在空间尺度上的海市蜃楼。这一理论或可解释为什么当我们将宇宙分解至其基本能量尺度时，其结构会呈现纤薄脆弱的量子态。从人类所知的经典的全息投影技术角度出发，要生成传统全息成像需要两束激光：首束激光要覆盖物体表面，次束激光与反射光波产生干涉；辅以特定光源，这样才可以在三维空间中呈现出能够欺骗人眼的立体影像。该理论推测，引力波涟漪的多样形态本质是量子涨落中的光波编码，其作用类似于全息光影的生成机制。如果这种解释会成立的话，人类势必需重构对宇宙的基本认知框架。
图源：pixabay
6. 黑洞是一个全新宇宙的起点
黑洞因其具有贪婪吞噬光明的神秘秉性，常被喻为宇宙中的暗夜收割者。然而，针对黑洞的革命性猜想指出：像黑洞这类具有极大质量的天体可能是孕育宇宙的母体。当物质坠入黑洞中时，极致的引力将其压缩至奇点，黑洞的密度之高，以至于其终将引发物质的反喷，在量子暴胀中重构一个全新的宇宙。根据这种猜想，我们可以进一步推断富含黑洞的宇宙本质上是一个新生宇宙的孵化场。尽管黑洞视界造成的观测屏障令我们难以寻得黑洞的踪迹，天文学家推测——人类所处的时空可能正是处于异位面黑洞的创生杰作，该假说恰与多元宇宙理论形成绝妙共振。
7. 多元宇宙理论
当我们谈及多元宇宙的可能时时，多重平行宇宙的猜想给出了与众不同的创世图景。该理论基于量子力学框架，承认空间客观实在性，却否定物质可无限坍缩为奇点的假设。有别于黑洞创生说，多元宇宙理论认为：每个看似微末的人生抉择，都在撕裂时空织锦，催生出平行宇宙的枝桠。每当面临纸袋或塑料袋、咖啡或茶饮、借记或贷记等日常抉择时，你实际上正在缔造一个镜像宇宙——在那里，你做出了完全相反的选择。每个决策都将延展为独立的世界线，直至遭遇下一次分岔抉择。若此说成立，则古往今来每个人的每个选择，都在编织着无限嵌套的宇宙之网。
图源：pixabay
8. 宇宙热寂
热寂假说脱胎于热力学第二定律，这个假说的核心命题可被凝练总结为：倘若宇宙是无限的话，那么其存在时间也同样永无穷尽。换言之，若某恒星距地球百万光年之遥，那么根据经典的天体学理解来说，宇宙年龄至少已经长达百万岁（此推论基于光速恒定的经典假设），而人类的存在之于宇宙长河仅是沧海之一粟。因此，永恒存续的宇宙最终会步入一个最终状态，根据“热寂”假说，届时整个宇宙最终会冷到完全均匀的温度，然后彻底“停摆”，时空陷入终极凝滞。然而，这个理论成立的前提是，宇宙的始终保持一个恒定的膨胀速率不断扩张。然而，随着天体物理的进一步发展，诸如宇宙暴胀理论等新兴学说，正与这个假说形成一个根本性的对立。
9. 对于观测暗能量的警示
理论物理学家劳伦斯·克劳斯（Lawrence Krauss）曾警示说，人类对暗能量的每一次观测，都在悄然瓦解宇宙的生命力。天体物理学界共识指出，暗能量这股占宇宙总能量七成的存在，不仅支配着时空的膨胀宿命，更潜藏着破解浩瀚深空中诸多光怪陆离天象的密钥——那些悬于星海尽头的未解之谜，蜷缩在暗能量交织的宇宙中。
克劳斯提出，大爆炸起源于某种携带斥引力特性的奇异高能态跃迁至零能基态——当这个高能态从伪真空基态跃迁至普通真空基态时，能级跃迁所迸发出的能量形成了我们栖居的宇宙。量子力学中的芝诺效应昭示着：对一个不稳定量子系统频繁的测量，可以冻结该系统的初始状态，或者阻止系统的演化。克劳斯由此推演，人类对暗能量不间断的观测，正将其禁锢在一个伪真空基态中，迫使暗能量保持在一个不稳定的状态，并悄然蚕食时空本身的生命周期。尽管如此，当解开诸多宇宙谜题的钥匙都紧紧系在暗能量之上时，天体物理学家对暗物质的探索的热忱注定将会如同夸父逐日一般不停息。但愿人类观测暗物质所可能引发的芝诺效应，只是银河画卷中泛起的涟漪般微弱。
10. 泛种论假说
泛种论（Panspermia）一词源于希腊语，字面意为"种子遍在"。该理论认为：生命"种子"普遍存在于宇宙中，这些种子可以通过自然机制实现跨越星际乃至于跨越星系的传播。当前学界愈发重视一项假说——地球生命或起始于广袤宇宙中陨石与彗星携带至此的"生命胚种"，此类天体或可能是行星生命起源的星际输运载体。
近年来在地球极端环境中发现的多种极端微生物（指可存活于既往认为无法维系生命的极端生境中的生物体），为这一假说提供了重要实证支持。现有研究表明，生命体能够在高温、极寒、高辐射及缺氧等极端条件下存活。这些环境条件恰与生命搭载于星际彗星或陨石的星际迁移过程中可能遭遇的极端参数高度吻合。
图源：pixabay
11.技术奇点假说
未来学家雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）提出了一个观点，其核心理论认为：未来数十年内人类将迎来"技术奇点"，通过突破生物性束缚达成对死亡等生理局限的根本性超越。库兹韦尔推论，真正意义上的智慧文明（包括人类文明）终将演进为具备指数级计算力增长的超级智能体，其存在形态或将以机器为载体。
该理论框架指出，当文明跨越所谓"技术奇点"临界点后，其技术体系将呈现指数级跃升态势，实现日均突破性技术革新。届时人类将掌握可控核聚变技术，解锁驱动恒星量级能量的工程能力，完成既往仅存于科幻作品中的星际壮举。在此技术范式下，电子脑神经接口、戴森球能源采集系统及量子传送装置等前沿概念，不仅具备理论可行性，更是技术演进的必然产物。
当然，这个假说在学界不乏批判者，乔姆斯基（Noam Chomsky）等学者将其斥为科幻爱好者的幻想。这些反对者中还有其它人认为：人类或将在触及技术奇点前因技术失控或伦理失范，导致文明走向崩溃——这种对技术演进的智性傲慢终将反噬其创造者。
12. 追溯预识别
2011年，康奈尔大学的D. J. 比姆（Daryl J. Bem）博士发表了一篇极具争议性论文《感知未来：认知与情感中异常逆因果作用的实验证据》（Feeling the Future: Experimental Evidence for Anomalous Retroactive Influences on Cognition and Affect）。该研究通过系列受控实验探究预知现象（即对未来事件的预判能力）。比姆基于"存在现行物理与生物机制无法解释的信息/能量传递异常过程"的理论预设展开研究，其实验数据表明：未来事件确实可能逆向影响个体当下的认知活动。
作者：Wes Walcott
翻译：*0
审校：7号机
编辑：7号机
翻译内容仅代表作者观点
不代表中科院物理所立场
本文转载自《中科院物理所》微信公众号
《物理》50年精选文章
