是否有另一個你正在閱讀和本文完全一樣的一篇文章？那個家伙並非你自己，卻生活在一個有著雲霧繚繞的高山、一望無際的原野、喧囂嘈雜的城市，和其它8顆行星一同圍繞一顆恆星旋轉，並且也叫做「地球」的行星上？他（她）一生的經歷和你每秒鐘都相同。然而也許她此刻正準備放下這篇文章而你卻打算看下去。
這種「分身」的想法听起來奇怪而又難以置信，但似乎我們不得不接受它，因為它已為各種天文觀測的結果所支持。如今最流行同時也最簡單的宇宙模型指出，離我們大約10^(10^28)米外之處存在一個和我們的銀河一模一樣的星系，而那其中正有個一模一樣的你。雖然這距離大得超乎人們的想象，卻毫不影響你的「分身」存在的真實性。該想法最初起源于很簡單的「自然可能性」而非現代物理所假設︰宇宙在尺寸上無限大（或者至少足夠大），並且象天文觀測指出的那樣－－均勻的分布著物質。既然如此，按照統計學規律便可以斷定，所有的事件（無論多麼相似或者相同）都會發生無數次︰會有無數個孕育人類的星球，它們之中會有和你一模一樣的人－－一模一樣的長相、名字、記憶甚至和你一模一樣的動作、選擇－－這樣的人還不止一個，確切的說，是無窮多個。
最新的宇宙學觀測表明，平行宇宙的概念並非一種比喻。空間似乎是無限的。如果真是這樣，一切可能會發生的事情必然會發生，不管這些事有多荒唐。在比我們天文觀測能企及範圍遠得多的地方，有和我們一模一樣的宇宙。天文學家甚至計算出它們距地球的平均距離。
你很可能永遠見不到你的「影子」們。你能觀測到的最遠距離也就是自大爆炸以來光所行進的最遠距離︰大約140億光年，即4x10^26米－－該距離為半徑的球體正好定義了我們可觀測視界的大小，或者簡單地說，宇宙的大小，又叫做哈勃體積。同樣的，另一個你所在的宇宙也是個同樣大小的球體。以上便是對「平行宇宙」最直觀的解釋。每個宇宙都是更大的「多重宇宙」的一小部分。
對「宇宙」的如此定義，人們也許會認為這只是種形而上學的方式罷了。然則物理學和形而上學的區別在于該理論是否能通過實驗來測試，而不是它看起來是否怪異或者包含難以察覺的東西。多年來，物理學前沿不斷擴張，吸收融合了許多抽象的（甚至一度是形而上學的）概念，比如球形的地球、看不見的電磁場、時間在高速下流動減慢、量子重疊、空間彎曲、黑洞等等。近幾年來「多重宇宙」的概念也加入了上面的名單，與先前一些經過檢驗的理論，如相對論和量子力學配合起來，並且至少達到了一個經驗主義科學理論的基本標準︰作出預言。當然作出的論斷也可能是錯誤的。科學家們迄今討論過多達4種類型獨立的平行宇宙。現在關鍵的已不是多重宇宙是否存在的問題了，而是它們到底有多少個層次。
第一層次︰視界之外
所有的平行宇宙組成第一層多重宇宙。－－這是爭論最少的一層。所有人都接受這樣一個事實︰雖然我們此時此刻看不見另一個自己，但換一個地方或者簡單地在原地等上足夠長的時間以後就能觀察到了。就像觀察海平面以外駛來的船只－－觀察視界之外物體的情形與此類似。隨著光的飛行，可觀察的宇宙半徑每年都擴大一光年，因此只需要坐在那里等著瞧。當然，你多半等不到另一個宇宙的另一個你發出的光線傳到這里那天，但從理論上講，如果宇宙擴張的理論站得住腳的話，你的後代就有可能用超級望遠鏡看到它們。
怎麼樣，第一層多重宇宙的概念听起來平平無奇？空間不都是無限的麼？誰能想象某處插著塊牌子，上書「空間到此結束，當心下面的溝」？如果是這樣，每個人都會本能的置疑︰盡頭的「外面」是什麼？實際上，愛因斯坦的重力場理論偏偏把我們的直覺變成了問題。空間有可能不是無限，只要它具有某種程度的彎曲或者並非我們直覺中的拓撲結構（即具有相互聯絡的結構）。
一個球形、炸面圈形或者圓號形的宇宙都可能大小有限，卻無邊界。對宇宙微波背景輻射的觀測可以用來測定這些假設。見另一篇文章《宇宙是有限的嗎？》byjean-pierreluminet,ks;scientificamerican,april1999然而，迄今為止的觀察結果似乎背逆了它們。無盡宇宙的模型才和觀測數據符合，外帶強烈的限制條件。
另一種可能是︰空間本身無限，但所有物質被限制在我們周圍一個有限區域內－－曾經流行的「島狀宇宙」模型。該模型不同之處在于，在大尺度下物質分布會呈現分形圖案，而且會不斷耗散怠盡。這種情形下，第一層多重宇宙里的幾乎每個宇宙最終都將變得空空如也，陷入死寂。但是近期關于三維銀河分布與微波背景的觀測指出物質的組織方式在大尺度上呈現出某種模糊的均勻，在大于10^24米的尺度上便觀測不到清晰的細節了。假定這種模式延伸下去，我們可觀測宇宙以外的空間也將充滿行星、恆星和星系。
有資料支持空間延伸于可觀測宇宙之外的理論。wmap衛星最近測量了微波背景輻射的波動(左圖)。最強烈的振幅超過了0.5開，暗示著空間非常之大，甚至可能無窮(中圖)。另外，wmap和2df星系紅移探測器發現在非常大的尺度下，空間均勻分布著物質
生活在第一層多重宇宙不同平行宇宙中的觀察者們將察覺到與我們相同的物理定律，但初始條件有所不同。根據當前理論，大爆炸早期的一瞬間物質按一定的隨機度被拋出，此過程包含了物質分布的一切可能性，每種可能性都不為0。宇宙學家們假定我們所在的當初有著近似均勻物質分布和初始波動狀態（100，000可能性中的一種）的宇宙，是一個相當典型的（至少在所有產生了觀察者的平行宇宙中很典型）個體。那麼距你最近的和你一模一樣那個人將遠在10^(10^28)米之外；而在10^(10^92)米外才會有一個半徑100光年的區域，它里面的一切與我們居住的空間絲毫不差，也就是說未來100年內我們世界所發生的每件事都會在該區域完全再現；而至少10^(10^118)米之外該區域才會增大到哈勃體積那麼大，換句話說才會有一個和我們一模一樣的宇宙。
上面的估計還算極端保守的，它僅僅窮舉了一個溫度在10^8開以下、大小為一個哈勃體積的空間的所有量子狀態。其中一個計算步驟是這樣︰在那溫度下一個哈勃體積的空間最多能容納多少質子？答案是10^118個。每個質子可能存在，也可能不存在，也就是總共2^(10^118)個可能的狀態。現在只需要一個能裝下2^(10^118)個哈勃空間的盒子便用光所有可能性。如果盒子更大些－－比如邊長10^(10^118)米的盒子－－根據抽屜原理，質子的排列方式必然會重復。當然，宇宙不只有質子，也不止兩種量子狀態，但可用與此類似的方法估算出宇宙所能容納的信息總量。
與我們宇宙一模一樣的另一個宇宙的平均距離
距你最近那個「分身」沒準並不象理論計算的那麼遠，也許要近得多。因為物質的組織方式還要受其他物理規律制約。給定一些諸如行星的形成過程、化學方程式等規律，天文學家們懷疑僅在我們的哈勃體積內就存在至少10^20個有人類居住的行星；其中一些可能和地球十分相像。
第一層多重宇宙的框架通常被用來評估現代宇宙學的理論，雖然該過程很少被清晰地表達。舉例來說，考察我們的宇宙學家如何通過微波背景來試圖得出「球形空間」的宇宙幾何圖。隨著空間曲率半徑的不同，那些「熱區域」和「冷區域」在宇宙微波背景圖上的大小會呈現某種特征；而觀測到的區域表明曲率太小不足以形成球形的封閉空間。然而，保持統計學上的嚴格是非常重要的事。每個哈勃空間的這些區域的平均大小完全是隨機的。因此有可能是宇宙在愚弄我們－－並非空間曲率不足以形成封閉球形使得觀測到的區域偏小，而恰巧因為我們宇宙的平均區域天生就比別的來的小。所以當宇宙學家們信誓旦旦保證他們的球狀空間模型有99.9%可信度的時候，他們的真正意思是我們那個宇宙是如此地不合群，以至1000個哈勃體積之中才會出一個象那樣的。
這堂課的重點是︰即使我們沒法觀測其他宇宙，多重宇宙理論依然可以被實踐驗證。關鍵在于預言第一層多重宇宙中各個平行宇宙的共性並指出其概率分布－－也就是數學家所謂的「度量」。我們的宇宙應當是那些「出現可能性最大的宇宙」中的一個。否則－－我們很不幸地生活在一個不大可能的宇宙中－－那麼先前假設的理論就有大麻煩了。如我們接下來要討論的那樣，如何解決這度量上的問題將會變得相當有挑戰性