平行宇宙（英文名：parallel universes），也被称为多重宇宙（Multiverse），是一种物理学界尚未证实的假说，根据这一假说，在人类的宇宙之外很可能存在其他的、不同宇宙。后续的分类中有科学家将“多重宇宙”作为平行宇宙的一个分类（如“多元宇宙”是第三类平行宇宙的描述）。这些宇宙可能有着不同的物理定律、常数、初始条件，甚至是完全不同的维度结构。平行宇宙已经出现了许多版本，在宇宙学、量子力学、哲学和科幻文学等领域都有涉及。

Multiverse这个名词是由美国哲学家与心理学家威廉·詹姆斯（William James）在1895年所提出的。19世纪20年代后期，玻尔（Bohr）和海森伯格（Heisenberg）在哥本哈根解释中提出，之所以没有在宏观物体中看到叠加态，是因为测量这些叠加态的时候，它们缩了；而与之形成鲜明对比的是，休·艾弗雷特三世（Hugh Everett）在论文中提出了叠加态确实影响着世界。正是休·埃弗雷特提出了在量子物理中一个宇宙可以分裂成并行共存的“多重世界”，提供了另一条途径，他认为不会发生坍缩，宇宙中的每一个事物都以薛定谔方程给出的波动力学方式运动。他提出，人类看到的类似坍缩的现象只不过是因为其本身也是量子世界的一部分，因此也处于不同的叠加态中。埃弗雷特认为，量子理论为现实世界提供了它自己的解释，即宇宙分裂成了多个平行的世界。

2003年《科学美国人》中，美国宇宙学家泰格马克（Tegmark）发表了《Parallel Universes》（平行宇宙）一文，探讨了平行宇宙的概念，论证了宇宙是“平行”的结论，并将其分为四个类别。第一类宇宙与我们的宇宙在物理常数上保持一致。第二类宇宙在物理定律上与我们的宇宙相似，但基本物理常数有所区别。第三类宇宙基于量子理论并且这些宇宙可能与第一类或第二类宇宙有关联。第四类宇宙则具有与我们宇宙不同的基本物理定律，其物理定律可能通过M理论来描述，代表了理论上所有可能的宇宙类型。

在现代宇宙学框架里，时间和空间是一体的，共同构成了我们的世界，统一称之为时空（space 时间）。按照宇宙学模型，每一个事件的发生，都必须服从因果律，它会落在时空里的某条世界线上（world line），世界线代表着宇宙就由无数条世界线组成，根据“平行宇宙理论（纬线 world theory）”，这样的宇宙可能不只有一个，而是无数个宇宙里面都存在有类似的世界线在有条不紊的运行。

物体处于确定的状态，通过测量可以知道和它的相关物理量。然而，当量子力学诞生后，从根本层面上来说，宇宙是不确定的。一种关于平行宇宙的说法是：根据量子理论，一件事件发生之后可以产生不同的结果，而所有可能的结果都会形成一个宇宙，但是人类在自身宇宙中只看到了一种结果。如果有适当的条件，平行宇宙可能是存在的。

它是潜在多样化的可观察宇宙的假设集合，每个宇宙都包含由相互连接的观察者群体通过实验可访问的一切。望远镜可观测到的已知宇宙直径约为900亿光年。然而，这个宇宙仅构成多元宇宙的一个很小甚至无穷小的子集。

尽管量子理论已经取得了巨大的成就，但是物理学家们始终对它的逻辑自洽性表示不满。以埃尔温·薛定谔的波动方程为例，量子理论认为诸如电子这样的微观粒子会具有奇怪的“叠加态”，这会使得它们可以同时处于两个地方。薛定谔方程帮助我们解释了原子的行为，但是对于例如椅子这样由微观粒子组成的宏观物体却无法解释。

1920年代后期，奥格·玻尔和海森伯格在著名的哥本哈根解释中提出，之所以没有在宏观物体中看到叠加态，是因为当人类试图去测量这些叠加态的时候它们坍缩了。

而与之形成鲜明对比的是，埃弗雷特在论文中提出了另一个想法———叠加态确实影响着这个世界，正如他指出的，当人类遇到一个具有叠加态的粒子并且说它在这里在那里的时候，叠加态也会作用在人类自己身上，把人类分成一个看见这个粒子在这里和在那里的人。其实从后人的角度来看，正是埃弗雷特提出了在量子物理中一个宇宙可以分裂成并行共存的“多重世界”。

但这个想法被认为过于奇特而遭排斥，同时那个时候许多其他的理论也被提了出来。对此批评家认为，实验无法把“多重世界”理论和其他的理论区分开。

从1950年代开始，以美国物理学家戴维·玻姆（David Bohm）为代表，试图发展出一套自洽的量子理论。波姆提出了所谓的“隐变量”解释，其中的微观粒子一直具有唯一的位置和速度。波姆的理论不需要用到坍缩，但是它不同寻常的数学结构以及显然无法在实验中测量这些隐变量的特性仅仅吸引了少量的物理学家。在过去的20年里，科学家们也提出了许多种解释。这些解释都与奥格·玻尔的相一致，只是更为具体。他们提出修改薛定谔方程，使得不同的叠加态在遇到宏观物体时可以自然而然地快速坍缩成一个，由此为什么人类没有在现实世界中看到叠加态提供了一个更为精确的解释。通过使用自洽的数学方法纳入薛定谔方程中，这些理论不再需要坍缩假设。

1957年，美国普林斯顿大学博士研究生休·埃维雷特提出了平行宇宙的概念。这个概念的提出源于在观察量子的时候，发现量子粒子能够同时拥有两种不同的状态。打个比方，在现实世界里，你有3个蓝色珠子和3个红色珠子。你把它们都放到一个盒子里封好。这时你可以说：“我的盒子里有一些蓝色或红色的珠子。”然后，你把盒子放在量子世界里，这时你会发现在盒子里，每一个珠子既是红色的又是蓝色的，它同时拥有两种颜色，这便是量子物理中的叠加状态。

埃弗雷特则提供了另一条途径。他认为不会发生坍缩，宇宙中的每一个事物都以薛定谔方程给出的波动力学方式运动。他提出，我们看到的类似坍缩的现象只不过是因为我们本身也是量子世界的一部分，因此也处于不同的叠加态中。埃弗雷特认为，量子理论为现实世界提供了它自己的解释，即宇宙分裂成了多个平行的世界。

1970年代，德国海德堡大学的物理学家迪特·泽赫（Dieter Zeh）发展出了一套被称为退相干的理论，之后美国拉斯·阿拉莫斯国家实验室的物理学家沃奇克·祖瑞克（Wojciech Zurek）对其进行了扩展。这个理论认为，由于量子系统与其周围环境的相互作用，它们不会长时间处于叠加态上，而是趋向于“退相干”。其结果是，环境的作用使得量子系统的行为就好像发生了坍缩，而实际上它们却和周围的环境更紧密地纠缠在了一起，以致于没有实验可以探测到它们，而且对于多粒子系统更是如此。

许多物理学家认为，在与退相干结合之后，“平行宇宙”理论会显得更具有吸引力。这是因为退相干可以挑选出宏观物体中常见的态，使得它变得更可靠而且因此变得具有可观测性。这个理论甚至还得到了一些实验的肯定，而且看上去还去除了多重世界理论中的不少不确定性。

另一个埃弗雷特理论中长期存在的问题是概率———量子物理的基石。使用坍缩假设，波函数的大小可以用来计算电子位置和速度的概率，但“多重世界”由于主张量子系统永不坍缩，因此根本没有概率这一说法。“在埃弗雷特的理论中，”西安大略大学的物理利奥六世韦恩·迈耶弗德（Wayne Myrvold）说，“似乎根本没有概率的容身之地。”

牛津大学的大卫·道奇（David 德语）和大卫·华莱士（David Wallace）提出一种方法可以在埃弗雷特的理论中建立量子概率。他们使用决策论———一种用于最优化决策的逻辑科学———来研究如果一个位于某个多重世界宇宙分支中的个体试图尽可能精确地预言真实世界的结果。

正如埃弗雷特的理论所预料的那样，使用原子束缚和量子光学技术，实验物理学家在包含越来越多粒子的系统中观测到了量子叠加态。“多元宇宙理论正在慢慢地成为物理学中的主流，”美国约克大学的数学家托尼·萨德拜瑞（Tony Sundbery）说，“部分原因是我们看到在没有坍缩假设的前提下，量子理论在越来越大的系统中依然成立。”

“如果实验不断地证实量子理论，那么我们会处于一个极为困难的境地，不得不在不同的理论中做出一个决断，”美国哥伦比亚大学物理学家大卫·阿尔伯特（David Albert）说。不过支持者却认为，通过不断发现否定哥本哈根解释所需的“坍缩”的证据，实验将有助于澄清各个理论。

阿尔伯特（Albert）指出，所有与“多重世界”理论一致的实验同时也和量子理论相一致，而且其中还有一些与波姆的隐变量以及其他的一些理论吻合。在量子力学中，一个物理体系的状态用波函数表示，波函数的模方代表粒子出现的概率。粒子的动量依赖于波函数的斜率，波函数越陡，动量越大。斜率是变化的，因此动量也是分布的。在实验中观测到波函数的坍缩将会否定埃弗雷特的理论，但是目前还没有观测到这一现象的原因可能仅仅是因为在量子叠加态中控制实验上的困难所造成的。

20世纪90年代，在有关这个概念的小说作品广受欢迎之后，有关多元宇宙的科学讨论和期刊文章也开始受到关注。

2003年，宾夕法尼亚大学物理与天文学教授泰格马克（Tegmark）发表了《平行宇宙》一文，是目前平行宇宙论较为完整的论述文章，他将平行宇宙分为四类，或者四个层次，论证了宇宙是“平行”的结论。

2010年，斯蒂芬·菲尼（Feeney Stephen M）等科学家分析了威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的数据，并声称发现了证据表明该宇宙在遥远的过去与其他（平行）宇宙相撞。

然而，对WMAP和普朗克卫星的数据进行更彻底的分析，普朗克卫星的分辨率是WMAP的三倍，并没有发现任何具有统计学意义的证据表明这种泡沫宇宙碰撞。此外，没有证据表明其他宇宙对人类所处的宇宙有任何引力。

平行宇宙形成了一个自然的四级多元宇宙层次结构，允许逐渐增加的多样性。泰格马克（Tegmark）发表了《Parallel Universes》（平行宇宙）一文，将平行宇宙分为四类，或者四个层次。

第一类宇宙与我们的宇宙在物理常数上保持一致，但由于粒子的排列方式不同，可能存在于可观测宇宙之外。第二类宇宙在物理定律上与我们的宇宙相似，但基本物理常数有所区别。第三类宇宙基于量子理论，认为每个量子事件的可能结果都会在不同的宇宙中发生。第四类宇宙则具有与我们宇宙不同的基本物理定律，其物理定律可能通过M理论来描述，代表了理论上所有可能的宇宙类型。

对膨胀宇宙的一般预测是一个无限遍历的宇宙，它包含了哈勃空间望远镜体，实现了所有初始条件。这一级平行宇宙为最简单的平行宇宙，处于可观测宇宙之外，其物理常数与人类所处的宇宙相同，但是物质的初始条件不同。第一级是可观测宇宙之外的领域的衍生，如果空间是无穷大，太阳和物质的分布是足够均匀的在大尺度上，即使是概率极小的事件也必然发生在某个地方。事实上，有无限个许多其他与我们可观测宇宙大小相当的区域，所有可能的宇宙历史都在这里上演，这是第一级的平行宇宙。

现代宇宙学理论认为我们的宇宙起源于一次约140亿年前的大爆炸，爆炸之后空间极速膨胀，即发生了“暴胀”。人类所能看到的最远距离就是自大爆炸以来光行进的路程，因为根据狭义相对论，信息传递的速度不能超过光速。第一层平行宇宙存在的另一个前提是物质分布的均匀性。三维星系分布图显示，观测到的特殊大型结构（如巨数星系组成的超级集团）会消解在更大尺度上的单调均匀之中。背景辐射的测量也证实，均匀化的趋势一直延伸到我们的可观测宇宙的尽头。

生活在这一级平行宇宙中的人，和人类一样，遵循着完全相同的物理定律，只是初始条件与人类的哈勃空间望远镜空间不同。最流行的理论是，初始条件（早期不同类型物质的密度和运动）是由暴胀时期的量子涨落创造的。这种量子机制产生的初始条件对于所有实际目的来说都是随机的，产生的密度涨落被数学家称为遍历随机场。x遍历意味着如果你想象生成一个宇宙的集合，每个宇宙都有自己的随机初始条件，那么给定体积中结果的概率分布与你在单个宇宙中采样不同体积得到的概率分布是相同的。

在混沌膨胀中，其他热化区域可能具有不同的物理常数、维度和粒子含量。想象一组无限的不同的平行宇宙，其中一些可能具有不同的维度和不同的物理常数。这是暴涨理论所预测的，科学家们将其称为第二类平行宇宙。第二类宇宙与第一类宇宙有着较大的不同，时空维度、基本粒子以及很多物理常数都是不同的。从某种意义上说，这些其他领域是无限遥远的，即使永远以光速旅行，也不会到达那里。原因是第一级平行宇宙和它的邻居之间的空间仍在经历膨胀，膨胀不断地伸展，创造出比穿越它的速度更快的空间。

相反，如果有足够的时间可以旅行到任意遥远的第一级宇宙。其中空间的某些区域停止拉伸并形成不同的气泡。这样的气泡是一级平行宇宙的雏形，不同的气泡可能会经历不同的自发对称性破坏，从而导致不同的属性，例如不同的物理常数。

具有相同物理定律的第一层平行宇宙是简单的，但更为复杂的平行宇宙系统也可能存在。在流行的混沌暴胀模型中，暴胀在空间的某些区域会停止下来。这些区域虽然仍可能在加速膨胀（就像我们的宇宙一样），但其速度已经大大低于暴胀，使得生命的出现成为可能。

这些暴胀停止产生的泡沫便是第二层平行宇宙的组成元素。泡泡之间的距离可以说是无限的；因为暴胀远超光速，即便你以光速旅行无限长的时间也到不了邻近的泡泡。每个泡沫都拥有无限的空间。更令人惊奇的是，一个暴胀中的泡沫可以产生出其它暴胀的泡沫，这些泡泡也可生出更多的泡泡，就像细胞分裂那样。在这种情况下，时间也可以看作是无限的。“开端”失去了意义，过去、现在和将来都永远存在无数的泡泡和暴胀区域。

量子理论经常会导致一些不可思议的事。如果将量子波动理论应用到暴胀宇宙中，似乎也难以避免平行宇宙的结果。暴胀还必须考虑量子效应，一来暴胀期前后的宇宙都是高热、高密度状态，正是量子理论的用武之地。二是暴胀理论还得靠量子涨落之类的说法来解释暴胀机制和宇宙后来的结构形成。因此，科学家将此类平行宇宙归为“暴胀平行宇宙”。古斯当初建立“旧暴胀”理论时，碰到一个如何让暴胀“停止”的困难，林德（现任斯坦福大学教授）修正了古斯的模型，提出了混沌暴胀理论。

在量子力学中，波函数的其他分支没有增加任何定性的新内容，这一级别在历史上是最具争议的。 第三种平行宇宙从某种意义上说离现实世界不远。这一级宇宙为美国量子物理学家休·艾弗雷特三世提出的多世界宇宙，属于量子多重世界范畴，在量子力学框架下，每一个宇宙都对应着不同的状态，量子宇宙会随机“分裂”成更多状态的宇宙。

如果物理学的基本方程是数学家所说的统一的，就像它们到目前为止所表现的那样，那么宇宙就会像漫画中那样不断分支成平行宇宙：每当一个量子事件似乎有一个随机的结果时，所有的结果实际上都会发生，每个分支都有一个。这是第三级的平行宇宙。尽管比第一级和第二级更有争议，但这一层没有增加新的宇宙类型。

由于薛定谔方程是线性的，遵循薛定谔方程而演化的波函数便可以叠加。这意味着一个波函数也可以分解为几个波函数的叠加，我们可以分别研究分解出的这几个波函数，再将结果叠加起来就能得到原来波函数的情况。

艾弗雷特想出了一种新的解释。他认为虽然观察者只得到了一个确定的结果，但我们应该将观察者连同他的观测结果都看作一个状态，每个观察到不同结果的观察者处于不同的平行世界之中。这些平行世界彼此之间是叠加的，它们便构成了第三层平行宇宙。

在讨论平行宇宙时，我们需要区分观察物理理论的两种不同方式：研究其数学基本方程的数学家的外部视角或鸟类视角，以及生活在方程所描述的世界中的观察者的内部视角或青蛙视角。从鸟类的角度来看，第三级平行宇宙很简单：只有一个波函数，它随着时间的推移平滑而确定地进化，没有任何分裂或平行。这个演化波函数所描述的抽象量子世界包含了大量平行的经典故事线，不断地分裂和合并，以及一些缺乏经典描述的量子现象。

第四类平行宇宙基于当代理论物理学的发展，在激进的柏拉图主义者看来，数学存在与物理存在是等价的，每个物理世界都是一个数学结构，每个数学结构都有其对应的物理性存在——这就是第四层多重宇宙。这一类平行宇宙的数学结构给出了不同的物理基本方程。

20世纪的数学发展告诉我们，所有的数学都是形式系统的特殊情况。形式系统包括抽象的符号、操纵规则以及由已有符号（称为“公理”）规定新符号的规则（称为“定理”）。它去掉了传统数学结构的意义，只留下根本性的抽象关系。在此基础上，我们可以将物理世界看作一个数学结构；那些数学方程组成了物理世界的全部。在数学结构中，每个物理实体都能找到唯一的对应。从原则上讲，自我意识也有其对应部分，只不过我们还没有找到它。

如果找到了一个大统一的物理理论，它能够描述人类所在的宇宙，其公理必然是数学性的。为了严谨起见，大统一理论最好用纯形式术语描述，而不是借用模糊的人类语言。这个理论一定是一个数学结构，并隶属于一个庞大的形式系统。那么，我们可以想象一个终极的系统，里面包含了任何可能的平行宇宙理论。因此，平行宇宙将终结于第四层，下一层的存在是不可能的。

在广义相对论所描述的宇宙学尺度上，可能存在一个额外的维度，人类通常所指的宇宙可能嵌在一个更大的五维空间，宇宙可能只是众多平行宇宙中的一个，它们每一个都是一个独立的四维气泡，位于五维空间里。

维度是指一个系统拥有的维数，是一个物体在这个系统中可以运动的独立方向。向上和向下只能算作一个维度，因为向上和向下就像是同一枚硬币的两面。同样的对应存在于前后、左右之间，但不能交叉存在于向上和向右、向下和向后之间。

在物理学中，量子点是一种0维半导体结构。任何东西，无论大小，都是有尺寸的，但电子是可以由于被压缩得太紧而根本没有可移动的空间的，这样就形成了一个电荷的0维陷阱。分形维数则是穿梭在1维、2维和3维世界之间的不规则景观。

18世纪末，法国数学家让·达朗贝尔（Jean le Rond d’Alembert）和约瑟夫·拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange）就意识到，描述时间的数学语言与描述空间的数学语言实则非常相似。当时的数学家就对时间是第四个维度达成共识。1982年，数学家本华·曼德博（Benoit Mandelbrot）在他的著作《大自然的分形几何》中描述到，云不是球体，山不是锥形，海岸线也不是圆形。事实证明，真实世界的维度并非整齐的整数。2005年，兰德尔（Lisa Randall）和卡奇（Andreas Karch）提出在他们的模型中，不同维度的宇宙漂浮在一个不断膨胀的10维超空间中。当这些宇宙相撞时，它们会彼此湮灭。计算表明，3维和7维宇宙最有可能在这样的相撞中幸存下来。

弦理论中是目前试图将量子力学和广义相对论结合成“万有理论”的最有潜力的理论。它认为所有构成物质或传递力的粒子都源自于微小的弦的振动。这些弦是一维的，但它们晃动的空间不是，它具有10个维度：9个空间维度，1个时间维度。弦理论早期还有过一个26维的变种。有五个不同定义的十维弦理论在竞相解释宇宙。但这些不同的理论可以统一成一个理论——M理论，它有11个维度。

多元宇宙的概念是从物理学家在公式中推导出来的。当然，科学定义的多元宇宙和我们在电影电视等媒体中看到的多元宇宙的概念有一点小不同。多元宇宙概念实际上是建立在一个有些道理的科学假设上。这个科学假设是可验证的，并且已经得到了验证。

为了对多元宇宙进行定义，首先得要对宇宙进行定义。在严格定义中，宇宙是指人类可以观察到的最远的空间极限。在人类所能观察到的宇宙极限外还分布着更丰富的群星和星系。宇宙极限外的这些群星与我们没有任何联系，空间的永恒膨胀也使我们渐行渐远。宇宙中潜伏的暗能量加速了空间的膨胀，使星系之间相互远离的现象得以加剧。我们永远无法观测到这些区域，并无法到达这些空间，所以宇宙这片超过人类观察极限的部分代表了最无聊但同样也是最没有争议版本的“多元宇宙”：即我们宇宙的延伸，它包含了和我们所能观察到的宇宙一样、但是排列方式不同的物质。人类观测极限之外的宇宙是基于宇宙大爆炸模型的预言——它是宇宙膨胀的自然推论。

另一类多元宇宙模型，来源于量子力学基本原理和一种对于“多重世界”的诠释。这种“多元宇宙”观点建立在对于量子力学中“测量”（这是一个非常重要的概念）概念的确切含义的理解上。第三类多元宇宙，即建立在宇宙暴涨基础上的多元宇宙理论，这个理论建立在一个关于早期宇宙的可能理论上，并且科学家们有一定的手段验证这个理论。

目前有几种验证由宇宙暴涨导致的多元宇宙的理论。例如，如果一个近邻的宇宙在我们的宇宙形成初期就被挤开，那么这个近邻的宇宙大概率在远离我们宇宙之前与我们的宇宙发生碰撞。在现在我们所处的阶段，多元宇宙之间发生碰撞的几率非常之小，因为宇宙暴涨使宇宙膨胀发生的如此之快（实际上是以超光速的速度进行的），并且宇宙大爆炸已距今有140亿年的历史了，因此其他任何的宇宙都与我们的宇宙相隔遥远。

在量子物理中，原来就有一个平行宇宙的假说，称之为“多宇宙诠释”，那是与“薛定谔的猫”、量子态坍缩之类有关的概念，和宇宙学暴胀的平行宇宙是两码事。

不过，量子理论经常会导致一些不可思议的事。如果人类将量子波动理论应用到暴胀宇宙中，似乎也难以避免平行宇宙的结果。同时暴胀还必须考虑量子效应，一来暴胀期前后的宇宙都是高热、高密度状态，正适用于量子理论。二是暴胀理论还得靠量子涨落之类的说法来解释暴胀机制和宇宙后来的结构形成。因此，科学家将此类平行宇宙归为“暴胀平行宇宙”。宇宙的诞生过程可能并非我们原先设想的那样激烈。根据一项最新研究，宇宙在诞生过程中可能经历过反复的膨胀和收缩，宇宙从一种状态切换为另一种状态，却始终没有发生彻底的坍缩。在宇宙暴涨的框架下，宇宙飞速膨胀，微观量子体系膨胀至相对宏观的尺度，在宇宙中播撒下引力的种子，在引力的作用下，经历了数百万年的演化之后，形成了星系、银河和更为丰富的内容。

宇宙的诞生过程可能并非科学家原先设想的那样激烈。根据一项最新研究，宇宙在诞生过程中可能经历过反复的膨胀和收缩，宇宙从一种状态切换为另一种状态，却始终没有发生彻底的坍缩。这一最新的理论被称为“大反弹”理论（Big Bounce），该理论其实已经经历了很长时间的讨论，但最近科学家们发展出一种模型，能够证明为何这一理论的确是具备现实可能性的，从而允许一个新的宇宙从先前的收缩状态过渡为膨胀状态并不断成长。大反弹理论认为这个过程已经发生过很多次了，而宇宙也因此经历过了无数次的膨胀和收缩。大反弹等理论使第二种平行宇宙的存在成为可能。

科学界普遍认同这样一种观点，即宇宙当前的膨胀是大爆炸的产物，最初的宇宙从一个致密高温的“点”爆炸膨胀而成为今天的宇宙。物理学家们自从1922年起就已经开始探讨关于“大反弹”理论的可能性，然而由于该理论一直无法解释宇宙究竟如何在膨胀和收缩两种状态之间切换而不会导致自身完全崩溃，因此一直无法得到学术界的接受。而在这项发表在《物理评论快报》上的最新研究中，研究人员指出，早期宇宙中的所有粒子都应当是由量子力学原理支配的。这一机制有很多重要的结果，比如它让原子的存在成为可能，并防止电子在围绕原子核运动时失去能量并消亡。

研究宇宙结构的科学家不认为我们所认知的世界——这个在大爆炸的能量推动下无限膨胀的世界——就是宇宙的全部。相反，他们提出，很可能还存在着许多这样的世界——所谓的“泡沫宇宙”，而全部“泡沫宇宙”则构成了宇宙的整体。每出现一个气泡就代表着一次宇宙大爆炸。起初，“气泡”只是蕴含着一股庞大的能量，由其特有的一些物理常量所支配。泡沫宇宙理论和大反弹理论使第二种平行宇宙的存在成为可能。

如果这些物理常量无法导致形成一个和谐的物理系统，那么“气泡”就会在诞生10-35秒后消失得无影无踪，回归物理学家所谓的“量子真空”状态。相反，如果这些常量正好合适，那么暴胀的程序就会启动。

第二类多元宇宙模型就来源于量子力学基本原理和一种对于“多重世界”的诠释。这种观点认为每一次在微观世界发生概率过程（这种过程实际上无时无刻不在发生），宇宙就会产生不同演化过程的分支，每一个分支的宇宙代表了微观世界某种概率事件发生对应的过程。比如说：在我们的宇宙一个微观粒子在向左移动，而在另一个“宇宙”中则是向右运动。然而，这种“多元宇宙”观点建立在对于量子力学中“测量”（这是一个非常重要的概念）概念的确切含义的理解上。而对于测量的理解则是一个非常棘手的辩论。更进一步说，物理学家们甚至无法确定能否对微观世界的测量的不同猜想进行实验验证——或是无法确认这些猜想是否具有物理学意义——所以大部分的物理学家都在极力避免关于测量这一话题的讨论。

爱德华•威滕（Edward Witten）是唯一获得数学界最高奖项—菲尔兹奖的物理学家，他也因发现M理论而闻名——M理论被认为是统一物理学的“万有理论 （theory of everything）”的第一候选。爱德华·威滕在 1995 年提出了M理论，通过“对偶”将所有五种弦理论统一在了同一个数学结构中。而后，他和其他研究者又发现，弦理论与量子场论在数学上同样互为对偶（弦理论认为物质的基本组成元素是细小的弦，而量子场论则是粒子物理“标准模型”的语言，描述在物质场中的运动的基本粒子）。

广义相对论描绘了宇宙的四维图景，而弦理论则说它有10个维度，如果采用M理论的扩展版本，则有11个维度。M理论在26维空间中存在很多变体，近来它对24维空间的描述引起了理论数学家们的极大兴趣。根据这些理论，在宇宙学尺度上，可能存在额外的维度，这个空间中，人类的宇宙可能只是众多平行宇宙中的一个。

2007年，许多科学家还是会针对实验检验以及理论本身存在的概念性问题提出他们自己的观点。“即使你接受了平行宇宙的观点，”牛津大学的物理学家罗格·彭罗斯（Roger Penrose）说：“你还是需要一个自洽的理论来解释我们在这个世界中切实感受到的物理。”他说，缺少了它，这个理论就会显得本末倒置。

阿尔伯特（Albert）也对这个领域所取得的理论进展给出了正面的评价，他说：“我个人的猜测是最终它不会成功。但是至少现在人们清楚地知道问题出在哪里。”

美国天文学家、宇宙暴胀理论的创立者阿兰·古斯认为：“如果只存在一个宇宙，双头奶牛出现的概率一定会比单头奶牛小，我们还可以计算出2个种群总数之间的比例。而在拥有无限多个宇宙的多重宇宙中，将会有无数头单头奶牛和无数头双头奶牛，2个种群总数之间的比例就是无穷比无穷，它的值将是难以确定的。”这是一个测量问题，也是一个涉及“无限”的问题。由此看来，多重宇宙论并不具备一个好的理论应该具有的预测能力。

利奥六世菲利普·戈夫（Philip Goff）认为，用多元宇宙来解释宇宙明显的微调是逆赌徒谬误的一个例子。

2020年5月，天体物理学家伊森·西格尔（Ethan Siegel）在《福布斯》博客文章中表达了批评，认为根据人类现有的科学证据，平行宇宙暂时只能是科幻小说中的梦想。

有科学家认为，在不久的将来，只要打破平行宇宙理论的瓶颈，人类就可以实现时间旅行和空间旅行。他们指出，在我们身边，存在着无穷多的人类无法观测的平行世界。在科学家的不断努力和探索下，在解答未知问题的同时，时间旅行和空间旅行的梦想也将有可能实现，也有可能，科学家们最后证明并不存在平行宇宙。

一方面，许多科学家坚持认为物理世界与“无限”的概念不相容；另一方面，随着宇宙暴胀理论的发展，一些宇宙学家开始认真考虑存在无数个具有分形结构的宇宙的可能性。在他们的假设中，这些宇宙遵照各自的形态在不同的尺度上重现。如果这些宇宙学家的假设成立，那么所谓的“宇宙微调问题”（我们生活的宇宙中所有的物理常数都恰好在精妙的水准上达到了平衡，如此一来，人类的存在才成为可能）也会得到解决。

不少科学家对多重宇宙论采取驳斥的态度，他们认为该理论既不能帮助我们计算出不同类型宇宙存在的概率，也不能启发我们对可能的实验结果做出任何预测，因此并不是一个可行的模型。

尽管多重宇宙是一个饱受争议的观点，但无论如何，都不应该因为存在争议就对它望而却步。人类已经习惯了在某些知识领域可能存在观点分歧。在气候学中是如此，在经济学中也是如此，不同的经济学派在分析同一经济现象的起因和影响时，常常持不同观点；在医学中更是如此，比如当人们患了比较严重的疾病去就医时，不同医生采取的治疗方案可能不同。

物理学教授麦克斯•泰格马克（Max Tegmark）提出了数学宇宙假说（Mathematical Universe Hypothesis），认为数学不光描述了人类生活的世界，它构成了世界本身。宇宙要比现有科学所认识的更加宏大，更加陌生。数学宇宙假说认为，我们生活在一个直径900亿光年并且在不断膨胀的空间里，这里或许存在着超过5000亿个“银河系”。与多重宇宙概念相比，天文望远镜所观察到的宇宙，就如同大象背上的一只蚊子。宇宙中肯定拥有更多“物质”。泰格马克说：“我们不能因为不喜欢某个理论就避而不谈，我们总是提出假设，然后验证。这才是科学。”

2015年，天体物理学家可能通过回顾大爆炸之后的一段时间，可能发现了交替或平行宇宙的证据，但其中仍然存在争议。加州理工学院的宇宙学家兰加-拉姆·查里（Ranga-Ram Chary）在分析了宇宙微波背景后，根据科学家认为存在于早期宇宙中的质子和电子的数量，发现了一个比应有的亮度高4500倍的信号，事实上，这种特殊的信号——在复合时代原子形成产生的射线——更符合物质粒子与光子的比例大约是人类宇宙的65倍。其中有30%的可能性，这个信号只是噪音，而不是真正的信号；但它也有可能性是真实存在的，因为有可能是一个平行宇宙将它的一些物质粒子倾倒到人类所处的宇宙中。毕竟，如果在重组过程中将更多的质子和电子添加到宇宙中，就会形成更多的原子，发射更多光子产生更强的射线，但Chary持怀疑态度，他本人表示：“像替代宇宙的证据这样不寻常的主张需要非常高的举证责任。”