我们的宇宙产生一个类似地球的世界的可能性有多大？
在宇宙的任何地方，我们都可以看到许多相似的物体，但每个物体都是独一无二的。 在我们所知道的所有星系、恒星和行星中，没有两个是完全相同的，但每个星系都有自己独特的历史、性质和组成。 然而，一个令人信服的想法是，如果有足够的宇宙来工作，最终宇宙中的粒子将以这样一种方式组织自己，即相同的可能性——无论可能性多么小——将在不同的时间发生多次。 也许，考虑到无限宇宙的概念，我们能想象到的每个系统都可能有无限数量的副本，包括我们每个人生活的地球。
正是这个想法，在某个地方，可能是我们每个人的无限数量的副本，产生了我们现代的多元宇宙概念。 我们可能有不同的版本，一个小小的决定、结果，甚至一个量子测量都可能导致截然不同的结果。 虽然许多人嘲笑多元宇宙根本不科学的想法——毕竟，除了我们有限的可观测宇宙之外，没有办法看到、测试或获取关于宇宙任何部分的信息——但事实是，多元宇宙的存在植根于科学本身。 事实上，如果只有两件事是真的：
正如我们所认为的那样，在伟大的**之前和奠定的宇宙膨胀发生了，而暴胀，就像宇宙中的所有其他领域一样，本质上是一个量子领域，遵循其他量子理论所遵循的所有量子规则，然后作为这些想法的必然结果，多元宇宙出现了。 这就是为什么物理学家（尽管少数人反对）压倒性地声称多元宇宙必须存在。
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故事从发现宇宙膨胀开始。 早在二十世纪二十年代，大量证据表明，不仅天空中大量的螺旋星系和椭圆星系实际上是整个星系，而且这样的星系离得越远，它发出的光就越系统地转移到更长的波长。 虽然最初提出了各种解释，但它们都被更丰富的证据所抛弃，直到只剩下一种：宇宙本身正在经历宇宙膨胀，就像一块发酵的葡萄干面包，其中像星系（如葡萄干）这样的结合物体嵌入到膨胀的宇宙中（如面团）。
如果今天的宇宙正在膨胀，并且其中的辐射正朝着更长的波长和更低的能量方向移动，那么这意味着过去的宇宙一定更小、更密集、更均匀、更热。 只要任何数量的物质和辐射都是这个膨胀的宇宙的一部分，大**的概念就会产生三个清晰而普遍的**：
一个巨大的星系宇宙网络，随着时间的推移而增长、演化和聚集;
炽热的早期宇宙中第一次形成中性原子时遗留下来的低能背景黑体辐射;
最轻的元素——氢、氦、锂及其各种同位素——甚至存在于恒星尚未形成的区域，并具有特定的比例。
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这三个预言都得到了观测的证实，这就是为什么宏大**理论占据了我们宇宙起源的主要理论，而所有其他竞争理论都被淘汰了。 然而，大**理论只描述了我们的宇宙在早期阶段的样子; 它没有解释为什么宇宙具有我们观察到的特定属性。 在物理学中，如果你知道一个系统的初始条件是什么，它遵循的规则是什么，你就可以非常准确地**——在你的计算能力和系统固有的不确定性的限制范围内——它将如何任意地演变到未来。
因此，我们可以提出一个重要的问题：大**在开始时需要什么初始条件才能给我们提供我们现在观察到的宇宙？ 答案有点令人惊讶，但我们发现：
必须有一个明显（至少约1000倍）的最高温度，在普朗克标度下，已知的物理定律无法实现;
在宇宙之初，密度在所有尺度上的波动大致相同（小宇宙尺度上的波动比大宇宙尺度上的波动小几个百分点）;
物质和能量的膨胀率和总密度必须处于近乎完美的平衡状态：在大**开始的那一刻，至少达到了30个有效数字，并且相同的初始条件——相同的温度、密度和波谱——必须存在于所有位置，甚至在两个位置之间，光速的信号不可能在它们之间通过它们之间的距离。大**之后的时间流逝;
宇宙的总熵一定比今天低得多，低了数万亿倍。
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每当我们面临初始条件的问题时——基本上，为什么我们的系统以它必然开始的方式开始——我们只有两种选择。 我们可以求助于不可知论者，说事物就是这样，因为这是唯一可能的方式（例如，Lady Gaga的解释，说它只是“生而为人”），我们无法进一步理解任何事情。 然而，我们也可以尝试一种科学的方法：我们可以尝试找到一种机制来建立和创造我们知道我们需要的条件。 第二种方式是物理学家所说的“诉诸动力学”，我们设计的机制必须做三件重要的事情。
它必须复制它试图取代的模型——在这种情况下是热门的大**——它会产生每一次成功。 这些早期的构建块必须来自我们提出的任何机制。
它必須解釋大**無法解釋的關鍵觀察事實：宇宙起源的初始條件。 这些问题，那些不能用大**理论来解释的问题，必须用任何新的想法来解释。
它必须使一些新的东西与原始的（大）理论不同，并且这些必须以某种方式导致可观察、可测试或可测量的结果。
我们唯一满足这三个标准的理论是宇宙膨胀理论，它在这三个领域都取得了前所未有的成功。
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暴胀理论的基本思想是，在宇宙炽热、致密、充满物质和辐射之前，它处于一种由空间本身固有的巨大能量主导的状态：某种场或真空能量。 然而，与今天的暗能量不同，暗能量的能量密度非常小（相当于每立方米空间约一个质子），膨胀期间的能量密度是巨大的：大约是今天暗能量的1025倍。 根据爱因斯坦的广义相对论，决定膨胀速率的是能量密度，这意味着在暴胀期间，膨胀率不仅大得令人难以置信，而且是不可阻挡的：随着空间的不断膨胀，膨胀率仍然巨大。
这与我们今天所知道的宇宙非常不同。 在一个充满物质和辐射的膨胀宇宙中，体积增加，而粒子数量保持不变，因此密度降低。 由于能量密度与膨胀率有关，因此宇宙的膨胀率会随着时间的推移而减慢。
但是，如果能量密度的形式是空间本身固有的，那么能量密度将随着时间的推移保持不变，膨胀率将保持不变。 结果就是我们所说的指数膨胀，在很短的时间内，宇宙的大小翻了一番，在那之后，它又翻了一番，依此类推。 在极短的时间内（几分之一秒），最初小于最小亚原子粒子的区域可以被拉伸到比今天整个可见宇宙还大。
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在暴胀期间，宇宙——无论它在暴胀开始时的性质如何——都被拉伸到一个巨大的尺度。 这在此过程中完成了大量工作，包括：
拉伸可观测宇宙，无论其初始曲率如何，都使其与平坦的宇宙无法区分;
取开始膨胀的区域中存在的任何初始条件，并将它们拉伸，使它们现在在整个可见宇宙中是均匀的;
取暴胀之前存在于该区域的任何量子，并迅速将它们彼此移开，达到任意低密度;
产生微小的量子涨落并将它们延伸到整个宇宙中，因此它们在所有距离尺度上几乎相同，但在较小的尺度上（当膨胀即将结束时）;
将所有“暴胀”场能转化为物质和辐射，但只允许物质和辐射达到远低于普朗克标度（但与暴胀能标度相当）的最高温度;
密度和温度波动的光谱被创造出来，它存在于比宇宙视界大得多的尺度上，并且是绝热的（恒定熵）而不是等温的（恒定温度）。
这最终满足了我们需要考虑用新理论取代旧理论的所有三个条件。 暴胀再现了非暴胀热超**的成功，提供了解释大**初始条件的机制，使一系列新的**不同于非暴胀的开始。 从 20 世纪 90 年代到今天，通货膨胀情景与观测结果一致，与非通货膨胀热最大值不同。
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基于我们今天观察宇宙所具有的特性，为了重现我们所看到的，过去必须发生最小的膨胀。 这进一步表明，为了成功，暴涨必须满足某些条件：那些产生我们刚才提到的**和事后**的条件。 也许最简单和最容易理解的模型是把它想象成一座小山，只要你在山顶上，你就会膨胀，但一旦你滚到下面的山谷，膨胀就会结束，并将能量转化为物质和辐射。
如果你这样做了，你会发现你的山丘有一定的形状，或者物理学家所说的“潜力”，可以在这些其他人根本没有的领域取得成功。 获得所需膨胀量的关键与山顶有关：它需要在足够大的区域内保持足够平坦的形状。 简单地说，如果你把膨胀场想象成山顶上的一个球，它需要在膨胀持续的大部分时间里缓慢滚动，只有当它进入山谷时才会加快速度并快速滚动，这就是导致膨胀结束的原因。 作为科学家，我们已经量化了扩张需要多慢，这使我们能够了解这种潜力所需的形状。 只要顶部足够平坦，暴胀就可以作为宇宙起源的可行解决方案。
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那么，多元宇宙的概念在什么方面发挥了作用呢？ 这与我们不能太认真地对待球和山的类比的一个方面有关：事实上，这是一个纯粹的经典观点。 宇宙，至少在我们的理解中，不是纯粹的经典，而是量子性质的。 这意味着，就其本质而言，暴胀，就像我们所知道的所有场一样，也应该是一个量子场。 场的量子性质告诉我们，它的许多性质不能精确确定，而是具有概率分布。 而且，像所有瞬态量子系统一样，经过的时间越长，概率分布的传播就越大。
换句话说，通货膨胀不是把一个尖刺的球滚下山坡。 相反，真正滚下山坡的是量子概率波函数，它可以取各种允许值。
但是当球沿着山坡滚动时，宇宙正在经历宇宙膨胀，这意味着它在所有三个维度上都呈指数级膨胀。 如果我们取一个 1 1 1 的立方体并称它为“我们的宇宙”，那么我们可以看到这个立方体在膨胀过程中膨胀。 如果这个立方体的大小需要很短的时间才能翻倍，那么它就变成了一个 2 2 2 的立方体，需要 8 个原始立方体来填充。 让相同的时间流逝，它变成了一个 4 4 4 的立方体，需要 64 个原始立方体才能填充。 让这个时间再来一次，它是 8 8 8 的立方体，体积是 512。 经过大约100次“加倍”，我们将拥有一个拥有大约1090个原始立方体的宇宙，或者一个体积膨胀了大约1090倍的宇宙。
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这就是问题所在。 如果暴胀是一个量子场，并且量子场会随着时间的推移而扩散，那么当山顶上的“量子球”沿着山的平坦部分慢慢滚动时会发生什么？
答案是，向谷末传播的波函数部分更有可能滚入谷本身。 在这些地区，暴胀可能很快就会结束，场能将转化为物质和辐射，我们所知道的热能**将随之而来。 边界上这个区域的形状可能是不规则的，但某些区域似乎描述了我们可以看到和进入的可观测宇宙的一部分。 只要有足够的暴胀来重现我们在宇宙中看到的观测成功，这似乎是对我们自己的宇宙历史的一个很好的描述。
但是靠近山顶的波函数部分呢？ 那里的通货膨胀持续时间更长，我们可以认为这些地区不在通货膨胀迅速结束的地区。 就这些领域而言，这意味着什么：
飞盘结束了，大**也随之而来;
与那些通货膨胀持续存在、有增无减甚至在其他地方结束的国家相比？
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当你计算出在热门大**发生之前获得足够扩张的数学公式时，这就是科学告诉我们多元宇宙几乎是不可避免的。 我们必须要求宇宙经历足够的膨胀，以便我们的宇宙能够以我们观察到的特性存在。 我们也知道，在通货膨胀结束的地区之外，通货膨胀的持续时间肯定更长。
现在我们要问一个大问题，“这些区域的相对大小是多少？ “如果我们比较以下地区：
通货膨胀在某个点结束;
对于通货膨胀在此之后仍未结束的地区;
我们发现，与扩张结束的地方和热量大的地方相比，继续扩张的后一个区域呈指数级增长（并且仍在随着时间的推移而增长）。 此外，随着时间的推移，这种规模上的差距继续恶化。 即使有无限数量的区域，激增结束，也会有更多无限的区域继续繁荣。 此外，宇宙尽头的各个区域——热热爆炸发生的地方——将因果关系断开，进一步被更广阔的空间区域隔开。
简单地说，如果每一个炙手可热的大**都发生在一个“泡沫”宇宙中，那么这些泡沫就永远不会碰撞。 随着时间的流逝，我们最终得到的是越来越多的不相连的气泡，被一个不断膨胀的空间隔开。
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这就是多元宇宙，也是为什么科学家接受它作为默认宇宙的原因。 我们有压倒性的证据表明，大**是热的，而大**始于一系列没有事实解释的条件。 如果我们给它加上一个解释——宇宙的膨胀——那么形成并导致大**的膨胀时空将形成自己的新奇集合**。 其中许多是通过观察得到证实的，但其他不可观测的由于通货膨胀而仍然存在。
其中之一是，有无数的宇宙由互不相连的区域组成，每个区域都有自己的热大**，当你把它们加在一起时，它们就构成了我们所知道的多元宇宙。 这并不一定意味着不同的宇宙有不同的规则、定律或基本常数，或者你能想象到的所有可能的量子结果都发生在多元宇宙的其他地方。 它甚至不一定意味着多元宇宙在物理上是真实的，因为它是一个我们无法验证、验证或伪造的**。 但如果那是如果：
通货膨胀理论是一个很好的理论，数据证明了这一点;
我们的宇宙本质上是量子的，所有证据表明它是量子的;
那么宇宙是不可避免的。 你可能不喜欢它，你可能真的不喜欢一些物理学家滥用它的想法，但直到一个更好、可行的替代繁荣出现——直到这个替代繁荣清除了同样的三个理论障碍——多元宇宙将继续存在。