婴儿宇宙：能在实验室里造一个宇宙吗
物理学家认真研究过制造宇宙的条件。这一页讲结局「婴儿宇宙」背后的真实研究。
能不能在实验室里造出一个新宇宙？法尔希和古斯在 1987 年认真研究过这个问题；1990 年，法尔希、古斯和古文又进了一步。结论是：广义相对论允许一小团假真空膨胀成一个与我们因果隔绝的“婴儿宇宙”，但在经典物理里，起点必须是一个奇点；量子隧穿也许能绕开这一点。真正造出婴儿宇宙，并影响它的物理常数，则是虚构。
这一页先说怎么解锁，再讲“宇宙工厂”背后的真实研究，然后讲膨胀与暴胀理论的发展，让你明白为什么物理学家会考虑“造宇宙”。
怎么解锁
- 提示：先看着这个宇宙死去，再决定要不要造一个新的。
- 条件：先见证结局“质子衰变”。之后点亮“宇宙工厂”，见证宇宙终局。
- 奖励：你可以为下一个宇宙写一句开场白，并免费改写一条物理常数（只对下一个宇宙生效）。
“宇宙工厂”节点的内容是：宇宙要先死去，才轮得到新的宇宙。
真实的研究：造宇宙的条件
- 1987 年：法尔希和古斯研究能不能在实验室里造一个新宇宙。广义相对论允许一小团假真空膨胀成一个与我们因果隔绝的“婴儿宇宙”，但在经典物理里，起点必须是一个奇点。
- 1990 年：他们和古文提出，量子隧穿也许能绕开这一点。
为什么物理学家敢想这件事
宇宙膨胀的理论，一步步给出了“造宇宙”所需的概念。
- 弗里德曼从广义相对论推出宇宙可以膨胀或收缩，比观测证据早了七年（Friedmann，《Zeitschrift für Physik》1922）。
- 勒梅特独立提出宇宙在膨胀，后来又设想宇宙起源于一个“原始原子”，这是大爆炸理论的雏形（Lemaître，《Annales de la Société Scientifique de Bruxelles》1927）。
- 星系离我们越远，退行得越快，宇宙不是静止的（Hubble，《PNAS》1929）。
- 古斯提出早期宇宙经历过指数级膨胀，一举解释了宇宙为何如此平坦、各处温度为何几乎一样（Guth，《Physical Review D》1981）。
- 林德修正了暴胀模型中“如何优雅地结束”的问题，让暴胀理论真正可行（Linde，《Physics Letters B》1982）。
值得一提的是，研究婴儿宇宙的古斯，也正是提出暴胀理论的古斯。
宇宙是什么做的
用遥远的超新星当“标准烛光”，发现宇宙膨胀在加速，暗能量从此登场，该工作获 2011 年诺贝尔奖（Riess 等，《The Astronomical Journal》1998）。另一支团队独立得出同样结论（Perlmutter 等，《The Astrophysical Journal》1999）。普朗克卫星给出迄今最精确的宇宙参数：年龄约 138 亿年，普通物质只占约 5%（Planck Collaboration，《Astronomy & Astrophysics》2020）。
希格斯提出一种充满空间的场，让粒子获得质量（Higgs，《Physical Review Letters》1964），大型强子对撞机在约 125 GeV 处发现新粒子，等了 48 年的预言终于被证实（ATLAS Collaboration，《Physics Letters B》2012）。游戏里的奖励允许改写一条物理常数，这是虚构。
宇宙的结局
推算了宇宙在万亿年乃至更久之后的命运：恒星熄灭、质子或许衰变、黑洞最终蒸发（Adams 与 Laughlin，《Reviews of Modern Physics》1997）。这和提示里“先看着这个宇宙死去”的说法相呼应。
游戏设定，不是真的
真正造出婴儿宇宙、并影响它的物理常数，是虚构。阿西莫夫的《最后的问题》（1956 年）讲人们一代代地问一台越来越强大的计算机：熵的增加能不能逆转？它每次都回答“数据不足”，直到宇宙的最后一刻。它的科学背景是：热力学第二定律至今没有例外；宇宙的热寂是主流预测之一。
想读原文，可以搜这些题目
- Friedmann（1922）：《Über die Krümmung des Raumes》，大意是“论空间的曲率”
- Guth（1981）：《Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems》，大意是“暴胀宇宙：视界问题和平坦性问题的一种可能解答”
- Linde（1982）：《A new inflationary universe scenario》，大意是“一种新的暴胀宇宙图景”
- Higgs（1964）：《Broken symmetries and the masses of gauge bosons》，大意是“对称性破缺与规范玻色子的质量”
- Adams 与 Laughlin（1997）：《A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects》，大意是“垂死的宇宙：天体物理对象的长期命运与演化”
真实依据
法尔希和古斯 1987 年、法尔希、古斯和古文 1990 年认真研究过在实验室里制造宇宙的物理条件。
宇宙工厂：1987 年法尔希和古斯研究过能不能在实验室里造一个新宇宙：广义相对论允许一小团假真空膨胀成一个与我们因果隔绝的「婴儿宇宙」，但在经典物理里，起点必须是一个奇点。1990 年他们和古文提出，量子隧穿也许能绕开这一点。
《最后的问题》（艾萨克·阿西莫夫，1956 年）的科学背景：热力学第二定律至今没有例外；宇宙的热寂是主流预测之一。
相关研究
这些研究和本页主题相关，但不是本页内容的直接证明。
宇宙在膨胀：哈勃发现星系离我们越远，退行得越快。宇宙不是静止的，它在膨胀。
出处：Hubble, PNAS 1929, "A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae"
弗里德曼宇宙：弗里德曼从广义相对论推出宇宙可以膨胀或收缩，比观测证据早了七年。
出处：Friedmann, Zeitschrift für Physik 1922, "Über die Krümmung des Raumes"
原始原子：勒梅特独立提出宇宙在膨胀，后来又设想宇宙起源于一个“原始原子”，这是大爆炸理论的雏形。
出处：Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles 1927, "Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant"
暴胀宇宙：古斯提出早期宇宙经历过指数级膨胀，一举解释了宇宙为何如此平坦、各处温度为何几乎一样。
出处：Guth, Physical Review D 1981, "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"
新暴胀：林德修正了暴胀模型中“如何优雅地结束”的问题，让暴胀理论真正可行。
出处：Linde, Physics Letters B 1982, "A new inflationary universe scenario"
加速膨胀：用遥远的超新星当“标准烛光”，发现宇宙膨胀在加速。暗能量从此登场，获 2011 年诺贝尔奖。
出处：Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"
42 颗超新星：另一支团队独立得出同样结论：宇宙中有一种推动加速膨胀的能量。
出处：Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"
宇宙的配方：普朗克卫星给出迄今最精确的宇宙参数：年龄约 138 亿年，普通物质只占约 5%。
出处：Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2020, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"
质量从何而来：希格斯提出一种充满空间的场，让粒子获得质量，并预言了一种新粒子。
出处：Higgs, Physical Review Letters 1964, "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"
找到希格斯粒子：大型强子对撞机在约 125 GeV 处发现新粒子，等了 48 年的预言终于被证实。
出处：ATLAS Collaboration, Physics Letters B 2012, "Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC"
宇宙的终章：推算了宇宙在万亿年乃至更久之后的命运：恒星熄灭、质子或许衰变、黑洞最终蒸发。
出处：Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
游戏设定（虚构）
- 真正造出婴儿宇宙、并影响它的物理常数，是虚构。
- 节点「宇宙工厂」：宇宙要先死去，才轮得到新的宇宙。
- 小说《最后的问题》概述：人们一代代地问一台越来越强大的计算机：熵的增加能不能逆转？它每次都回答「数据不足」，直到宇宙的最后一刻。