嬰兒宇宙：能在實驗室裡造一個宇宙嗎
物理學家認真研究過製造宇宙的條件。這一頁講結局「嬰兒宇宙」背後的真實研究。
能不能在實驗室裡造出一個新宇宙？法爾希和古斯在 1987 年認真研究過這個問題；1990 年，法爾希、古斯和古文又進了一步。結論是：廣義相對論允許一小團假真空膨脹成一個與我們因果隔絕的“嬰兒宇宙”，但在經典物理裡，起點必須是一個奇點；量子隧穿也許能繞開這一點。真正造出嬰兒宇宙，並影響它的物理常數，則是虛構。
這一頁先說怎麼解鎖，再講“宇宙工廠”背後的真實研究，然後講膨脹與暴脹理論的發展，讓你明白為什麼物理學家會考慮“造宇宙”。
怎麼解鎖
- 提示：先看著這個宇宙死去，再決定要不要造一個新的。
- 條件：先見證結局“質子衰變”。之後點亮“宇宙工廠”，見證宇宙終局。
- 獎勵：你可以為下一個宇宙寫一句開場白，並免費改寫一條物理常數（只對下一個宇宙生效）。
“宇宙工廠”節點的內容是：宇宙要先死去，才輪得到新的宇宙。
真實的研究：造宇宙的條件
- 1987 年：法爾希和古斯研究能不能在實驗室裡造一個新宇宙。廣義相對論允許一小團假真空膨脹成一個與我們因果隔絕的“嬰兒宇宙”，但在經典物理裡，起點必須是一個奇點。
- 1990 年：他們和古文提出，量子隧穿也許能繞開這一點。
為什麼物理學家敢想這件事
宇宙膨脹的理論，一步步給出了“造宇宙”所需的概念。
- 弗裡德曼從廣義相對論推出宇宙可以膨脹或收縮，比觀測證據早了七年（Friedmann，《Zeitschrift für Physik》1922）。
- 勒梅特獨立提出宇宙在膨脹，後來又設想宇宙起源於一個“原始原子”，這是大爆炸理論的雛形（Lemaître，《Annales de la Société Scientifique de Bruxelles》1927）。
- 星系離我們越遠，退行得越快，宇宙不是靜止的（Hubble，《PNAS》1929）。
- 古斯提出早期宇宙經歷過指數級膨脹，一舉解釋了宇宙為何如此平坦、各處溫度為何幾乎一樣（Guth，《Physical Review D》1981）。
- 林德修正了暴脹模型中“如何優雅地結束”的問題，讓暴脹理論真正可行（Linde，《Physics Letters B》1982）。
值得一提的是，研究嬰兒宇宙的古斯，也正是提出暴脹理論的古斯。
宇宙是什麼做的
用遙遠的超新星當“標準燭光”，發現宇宙膨脹在加速，暗能量從此登場，該工作獲 2011 年諾貝爾獎（Riess 等，《The Astronomical Journal》1998）。另一支團隊獨立得出同樣結論（Perlmutter 等，《The Astrophysical Journal》1999）。普朗克衛星給出迄今最精確的宇宙引數：年齡約 138 億年，普通物質只佔約 5%（Planck Collaboration，《Astronomy & Astrophysics》2020）。
希格斯提出一種充滿空間的場，讓粒子獲得質量（Higgs，《Physical Review Letters》1964），大型強子對撞機在約 125 GeV 處發現新粒子，等了 48 年的預言終於被證實（ATLAS Collaboration，《Physics Letters B》2012）。遊戲裡的獎勵允許改寫一條物理常數，這是虛構。
宇宙的結局
推算了宇宙在萬億年乃至更久之後的命運：恆星熄滅、質子或許衰變、黑洞最終蒸發（Adams 與 Laughlin，《Reviews of Modern Physics》1997）。這和提示裡“先看著這個宇宙死去”的說法相呼應。
遊戲設定，不是真的
真正造出嬰兒宇宙、並影響它的物理常數，是虛構。阿西莫夫的《最後的問題》（1956 年）講人們一代代地問一臺越來越強大的計算機：熵的增加能不能逆轉？它每次都回答“資料不足”，直到宇宙的最後一刻。它的科學背景是：熱力學第二定律至今沒有例外；宇宙的熱寂是主流預測之一。
想讀原文，可以搜這些題目
- Friedmann（1922）：《Über die Krümmung des Raumes》，大意是“論空間的曲率”
- Guth（1981）：《Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems》，大意是“暴脹宇宙：視界問題和平坦性問題的一種可能解答”
- Linde（1982）：《A new inflationary universe scenario》，大意是“一種新的暴脹宇宙圖景”
- Higgs（1964）：《Broken symmetries and the masses of gauge bosons》，大意是“對稱性破缺與規範玻色子的質量”
- Adams 與 Laughlin（1997）：《A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects》，大意是“垂死的宇宙：天體物理物件的長期命運與演化”
真實依據
法爾希和古斯 1987 年、法爾希、古斯和古文 1990 年認真研究過在實驗室裡製造宇宙的物理條件。
宇宙工廠：1987 年法爾希和古斯研究過能不能在實驗室裡造一個新宇宙：廣義相對論允許一小團假真空膨脹成一個與我們因果隔絕的「嬰兒宇宙」，但在經典物理裡，起點必須是一個奇點。1990 年他們和古文提出，量子隧穿也許能繞開這一點。
《最後的問題》（艾薩克·阿西莫夫，1956 年）的科學背景：熱力學第二定律至今沒有例外；宇宙的熱寂是主流預測之一。
相關研究
這些研究和本頁主題相關，但不是本頁內容的直接證明。
宇宙在膨脹：哈勃發現星系離我們越遠，退行得越快。宇宙不是靜止的，它在膨脹。
出處：Hubble, PNAS 1929, "A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae"
弗裡德曼宇宙：弗裡德曼從廣義相對論推出宇宙可以膨脹或收縮，比觀測證據早了七年。
出處：Friedmann, Zeitschrift für Physik 1922, "Über die Krümmung des Raumes"
原始原子：勒梅特獨立提出宇宙在膨脹，後來又設想宇宙起源於一個“原始原子”，這是大爆炸理論的雛形。
出處：Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles 1927, "Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant"
暴脹宇宙：古斯提出早期宇宙經歷過指數級膨脹，一舉解釋了宇宙為何如此平坦、各處溫度為何幾乎一樣。
出處：Guth, Physical Review D 1981, "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"
新暴脹：林德修正了暴脹模型中“如何優雅地結束”的問題，讓暴脹理論真正可行。
出處：Linde, Physics Letters B 1982, "A new inflationary universe scenario"
加速膨脹：用遙遠的超新星當“標準燭光”，發現宇宙膨脹在加速。暗能量從此登場，獲 2011 年諾貝爾獎。
出處：Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"
42 顆超新星：另一支團隊獨立得出同樣結論：宇宙中有一種推動加速膨脹的能量。
出處：Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"
宇宙的配方：普朗克衛星給出迄今最精確的宇宙引數：年齡約 138 億年，普通物質只佔約 5%。
出處：Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2020, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"
質量從何而來：希格斯提出一種充滿空間的場，讓粒子獲得質量，並預言了一種新粒子。
出處：Higgs, Physical Review Letters 1964, "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"
找到希格斯粒子：大型強子對撞機在約 125 GeV 處發現新粒子，等了 48 年的預言終於被證實。
出處：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"
宇宙的終章：推算了宇宙在萬億年乃至更久之後的命運：恆星熄滅、質子或許衰變、黑洞最終蒸發。
出處：Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
遊戲設定（虛構）
- 真正造出嬰兒宇宙、並影響它的物理常數，是虛構。
- 節點「宇宙工廠」：宇宙要先死去，才輪得到新的宇宙。
- 小說《最後的問題》概述：人們一代代地問一臺越來越強大的計算機：熵的增加能不能逆轉？它每次都回答「資料不足」，直到宇宙的最後一刻。