太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。一般認為發生在色球層中，所以也叫“色球爆發”。其主要觀測特征是，日麵上（常在黑子群上空）突然出現迅速發展的亮斑閃耀，其壽命僅在幾分鍾到幾十分鍾之間，亮度上升迅速，下降較慢。特別是在，耀斑出現頻繁且強度變強。
別看它隻是一個亮點，一旦出現，簡直是一次驚天動地的大爆發。這一增亮釋放的能量相當於10萬至100萬次強火山爆發的總能量，或相當於上百億枚百噸級氫彈的爆炸；而一次較大的耀斑爆發，在一二十分鍾內可釋放巨大能量，除了日麵局部突然增亮的現象外，耀斑更主要表現在從射電波段直到Ｘ射線的輻射通量的突然增強；耀斑所發射的輻射種類繁多，除可見光外，有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還有衝擊波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射線。
耀斑對地球空間環境造成很大影響。太陽色球層中一聲爆炸，地球大氣層即刻出現繚繞餘音。耀斑爆發時，發出大量的高能粒子到達地球軌道附近時，將會嚴重危及宇宙飛行器內的宇航員和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時，與大氣分子發生劇烈碰撞，破壞電離層，使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信，以及電視台、電台廣播，會受到幹擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產生極光，並幹擾地球磁場而引起磁暴。
此外，耀斑對氣象和水文等方麵也有著不同程度的直接或間接影響。正因為如此，人們對耀斑爆發的探測和預報的關切程度與日俱增，正在努力揭開耀斑迷宮的奧秘。
傳說，第二次世界大戰時，有一天，德國前線戰事吃緊，後方德軍司令部報務員布魯克正在繁忙地操縱無線電台，傳達命令。突然，耳機裏的聲音沒有了。他檢查機器，電台完整無損；撥動旋鈕，改變頻率，仍然無濟於事。結果，前線失去聯係，像群龍無首似的陷入一片混亂，戰役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉！冤枉！”後來查清，這次無線電中斷，“罪魁禍首”是耀斑。布魯克的死，實在冤枉。他的死，在於人們當時對耀斑還不了解。
03年10月底11月初，科學家目睹了一場有記錄以來最大的太陽耀斑爆發。這些帶電粒子大規模地傾瀉而出，即使在地球以及地球周圍的空間裏也顯而易見——這裏距離源頭整整有1.5億千米遠。舉例來說，突擊到我們鄰近空間中的粒子，它們的轟擊有時會非常強大，以至於許多科學衛星和通信衛星不得不暫時關閉，少數還遭到永久性的損傷。同樣，國際空間站的宇航員也麵臨著危險，不得不到空間站上防護相對較好的服務艙中尋求庇護。在地球上，定期航班避開了高空航線，因為在那裏，飛行員可能會遇到無線電通訊方麵的問題，乘客和乘務人員可能吸收到的輻射劑量令人擔憂。電網也不得不嚴格監控電湧。盡管有了這些努力，瑞典南部的5萬戶居民還是短暫地失去了電力供應。
幸運的是，即使與最糟糕的太陽風暴狹路相逢，地球的磁場和大氣層也可以保護地球上絕大多數的人免遭蹂躪。但是社會對科技的依賴日益加深，使得在某種程度上，幾乎每個人都容易遭受攻擊。在大耀斑爆發的過程中，最大的潛在破壞來自那些高速射離太陽外層大氣的物質——在空間物理學家的術語中，它們被稱為“日冕物質拋射”。其中一些拋射事件會將巨量的電離氣體送入與地球相撞的軌道中，就像2003年多次異常巨大的耀斑爆發那樣。
盡管科學家一直想弄清楚是什麼引起了耀斑爆發和日冕物質拋射(它總是伴隨著眾多耀斑出現)，但隻有在大約最近十年中，觀測才達到足夠的水準，足以揭露出它們的紛繁複雜，闡明它們背後的物理機製。這多虧了20世紀90年代引入的一些新技術。結果證明，問題的關鍵在於磁力線突然的重新排布，這種現象被稱為重聯。
平行宇宙
平行宇宙
是否有另一個你正在閱讀和本文完全一樣的一篇文章？那個家夥並非你自己，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7顆行星一同圍繞一顆恒星旋轉，並且也叫做“地球”的行星上？他（她）一生的經曆和你每秒鍾都相同。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”的想法聽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係，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。該想法最初起源於很簡單的“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摸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——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。
平行宇宙層次：對“宇宙”的如此定義，人們也許會認為這隻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於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”的概念也加入了上麵的名單，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。就像觀察海平麵以外駛來的船隻－－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，因此隻需要坐在那裏等著瞧。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裏那天，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聽起來平平無奇？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，當心下麵的溝”？如果是這樣，每個人都會本能的置疑：盡頭的“外麵”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，隻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、炸麵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。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，外帶強烈的限製條件。
另一種可能是：空間本身無限，但所有物質被限製在我們周圍一個有限區域內－－曾經流行的“島狀宇宙”模型。該模型不同之處在於，在大尺度下物質分布會呈現分形圖案，而且會不斷耗散殆盡。這種情形下，第一層多重宇宙裏的幾乎每個宇宙最終都將變得空空如也，陷入死寂。但是近期關於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，在大於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、恒星和星係。
有資料支持空間延伸於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。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星係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，它裏麵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。
上麵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。現在隻需要一個能裝下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複。當然，宇宙不隻有質子，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製約。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。關鍵在於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。
第二層次：膨脹後留下的氣泡
如果第一層多重宇宙的概念不太好消化，那麼試著想象下一個擁有無窮組第一層多重宇宙的結構：組與組之間相互獨立，甚至有著互不相同的時空維度和物理常量。這些組構成了第二層多重宇宙——被稱為“無序的持續膨脹”的現代理論預言了它們。
“膨脹”作為大爆炸理論的必然延伸，與該理論的許多其他推論聯係緊密。比如我們的宇宙為何如此之大而又如此的規整，光滑和平坦？答案是“空間經曆了一個快速的拉伸過程”，它不僅能解釋上麵的問題，還能闡釋宇宙的許多其他屬性。“膨脹”理論不僅為基本粒子的許多理論所語言，而且被許多觀測證實。“無序的持續”指的是在最大尺度上的行為。作為一個整體的空間正在被拉伸並將永遠持續下去。然而某些特定區域卻停止拉神，由此產生了獨立的“氣泡”，好像膨脹的烤麵包內部的氣泡一樣。這種氣泡有無數個。它們每個都是第一層多重宇宙：在尺寸上無限而且充滿因能量場漲落而析出的物質。