会不会每个粒子中都包含一个宇宙呢？
在上一节，我们知道了自然规律并不是无标度（不依赖尺度）的；也就是说，物理过程会随着对象的尺寸而变化。但还有一种你可能更加熟悉的无标度形式，那就是分形。以科赫雪花为例，它是通过在等边三角形上添加更小的等边三角形而生成的，如图16a所示。如果你继续这么无穷地添加下去，那么最终得到的形状就是分形——其面积是有限的，然而周长是无限的。
图16a 科赫雪花是通过在等边三角形上不断添加更小的等边三角形而生成的
图16b 科赫雪花上的三角形图案会在适当的放大倍数下精准地重复先前的图案
科赫雪花并不是无标度的，如果你放大它的某个角，图案就会发生改变；但是在适当的放大倍数下，它就会完全重复之前出现过的图案。如果你一直放大，这个图案就会一遍又一遍地重复，我们将这种性质称为离散标度不变性。这个图案不是在每次放大时都会重复，而是只在某些倍数下如此。既然我们的宇宙也是无标度的，那么它会不会也可以具备离散标度不变性，从而使得每个粒子中都包含一个宇宙呢？也许这是真的。数学家、企业家斯蒂芬·沃尔夫拉姆（Stephen Wolfram）曾对此做出过猜测：“（也许）在普朗克尺度[3]下，我们会发现一个完整的文明，其中的设定可以让它的运行方式与我们的宇宙相同。”7
为了实现这一点，结构并不需要在放大过程中完全与先前一样。较小的宇宙可能会由不同的基本粒子组成，或者具有的自然常数与我们的自然常数多少有些不同。然而，即便如此，这个想法也很难与我们已知的粒子物理和量子力学相容。
首先，如果已知的基本粒子中存在许多不同版本的迷你宇宙，那么为什么我们只能观测到25种不同的基本粒子？为什么没有数十亿种呢？更糟糕的是，只是简单地推测已知的粒子是由更小的粒子组成的（或者是由星系、恒星、粒子这样层层嵌套组合而成的）是行不通的。原因在于，组成粒子（或是星系等物体）的质量必须小于复合粒子的质量，因为质量都是正值，并且它们还需要加在一起。这意味着已知粒子内部的新粒子质量一定很小。
但是粒子的质量越小，就越容易在粒子加速器中产生。这是因为产生粒子的原理就是粒子碰撞的能量必须达到与粒子质量相当的规模（E=mc2）。因此，小质量粒子通常是最先被发现的。事实上，如果你回顾一下物理学史中发现基本粒子的顺序，就会知道较重的粒子都是后来发现的。这意味着，如果每个基本粒子都是由更小的粒子组成的，那我们早就应该见过它们了。
解决这个问题的方法之一，是把这些新粒子紧紧地束缚在一起。这样一来，即使粒子本身质量很小，要打破这些粒子间的作用力也需要很高的能量。这就是强核力的原理，它可以将夸克束缚在质子内部。夸克虽然质量很小，但依然难以发现，因为你需要制造出巨大的能量才能将它们彼此分开。
我们没有证据表明任何已知的基本粒子是由束缚如此紧密的小粒子组成的。不过，物理学家当然已经考虑过这个问题了，这种可以组成夸克的强束缚粒子被称为“前子”（preon）。但是物理学家为此提出的模型[4]与大型强子对撞机获得的数据相冲突，目前大多数物理学家已经放弃了这个思路。其中还有一些复杂的模型仍然可行，但无论如何，束缚得如此紧密的粒子完全不可能具有和宇宙类似的结构。要想得到这样的结构，必须要有长程力（如引力）和短程力（如强核力）之间的相互作用。
另一种使迷你宇宙与观测数据相一致的方式是，其中的粒子与我们已知的粒子之间的相互作用极其微弱，以至于它们可以穿透普通物质。在这一前提下，粒子对撞机中也不太可能产生这种粒子，于是我们就无法检测到它们。这就是为什么中微子这种基本粒子虽然也质量极小，却能在很长一段时间内躲过我们的搜寻。中微子很少与外部发生相互作用，因此大多数中微子都会直接穿过探测器，而不会留下信号。然而，如果你想用这种相互作用弱且质量低的粒子创造一个迷你宇宙，那就会带来新的问题：它们应该在我们宇宙的早期阶段就开始大量生成了，就像中微子那样，因此我们也应该早就能找到相应的证据。很可惜，我们并没有找到。
你也看到了，想要由其他东西（新的粒子或是微缩星系）构建出已知的基本粒子，同时还不能与观测数据相冲突，这并不容易。这就是粒子物理标准模型长盛不衰的原因。
在已知粒子中放入新粒子的想法还会遇到另一个问题，那就是海森堡不确定性原理。在量子力学中，粒子的质量越小，就越难将其约束在一片狭小的空间中（比如基本粒子的内部）。如果你将大量未知的低质量粒子塞进一个已知的基本粒子中，试图以此来创造一个迷你宇宙，那么它们就会通过量子隧穿逃逸出去。
你大可以假设基本粒子内部的体积足够大来规避这个问题，就像《神秘博士》（Doctor Who）中的“塔迪斯”（TARDIS）[5]一样，它们的内部空间可能比外观看上去更大。我知道这听起来很疯狂，但确实是有可能的。这是因为广义相对论允许我们弯曲时空，甚至可以形成一个袋子（参见图17）。这种袋子的表面积很小，从外面看上去不大，但里面的体积却很大。创造了“黑洞”和“虫洞”这两个术语的物理学家约翰·惠勒称它们为“金袋子”（这个名称可远远不如前面两个术语那样朗朗上口）。8
图17 惠勒的“金袋子”，也就是婴儿宇宙，从外面看起来很小，但里面却很大
问题在于，这种结构不太稳定——它的开口会闭合，进而产生一个黑洞或是一个孤立的婴儿宇宙。我们会在随后的访谈中讨论这些婴儿宇宙，但是由于它们不在我们的空间中，所以它们不可能是基本粒子。如果基本粒子是黑洞，那它们就会蒸发，消失不见。这不仅是一个我们从未见过的基本粒子行为，同时还违背了我们所知的依然有效的守恒定律。或者，即使你设法找到了一种避免蒸发的方式，它们也有可能合并成更大的黑洞，而这也和我们观测到的基本粒子行为不相符。
也许存在一种能够克服上述所有问题的方法，但我不知道。因此我的结论是，粒子内部存在宇宙的观点与我们目前已知的自然规律是不相容的。