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第一章 如何營(yíng)造一個(gè)宇宙(3)

萬(wàn)物簡(jiǎn)史 作者:(美)比爾·布萊森


有的專家之所以認(rèn)為也許有好多別的大爆炸,也許有幾萬(wàn)億次大爆炸,分布在無(wú)窮無(wú)盡的永恒里,這就是原因之一;我們之所以存在于這個(gè)特定的宇宙,是因?yàn)檫@個(gè)宇宙適合于我們的存在。正如哥倫比亞大學(xué)的愛(ài)德華·P.特賴恩所說(shuō):"要回答它為什么產(chǎn)生了,我的敝見(jiàn)是,我們的宇宙只是那些不時(shí)產(chǎn)生的東西之一。"對(duì)此,古思補(bǔ)充說(shuō):"雖然創(chuàng)建一個(gè)宇宙不大可能,但特賴恩強(qiáng)調(diào)說(shuō),誰(shuí)也沒(méi)有統(tǒng)計(jì)過(guò)失敗的次數(shù)。"

英國(guó)皇家天文學(xué)家馬丁·里斯認(rèn)為,有許多個(gè)宇宙,很可能是無(wú)數(shù)個(gè),每個(gè)都有不同的特性,不同的組合,我們只是生活在一個(gè)其組合的方式恰好適于我們存在的宇宙里。他以一家大服裝店作為例子來(lái)進(jìn)行類比:"要是服裝品種很多,你就不難挑到一件合身的衣服。要是有許多宇宙,而每個(gè)宇宙都由一套不同的數(shù)據(jù)控制,那么就會(huì)有一個(gè)宇宙,它的一套特定的數(shù)據(jù)適合于生命。我們恰好在這樣的一個(gè)宇宙里。"

里斯認(rèn)為,我們的宇宙受到6個(gè)數(shù)據(jù)的支配,要是哪個(gè)值發(fā)生哪怕是非常細(xì)微的變化,事物就不可能是現(xiàn)在的這個(gè)模樣。比如,現(xiàn)在的宇宙若要存在,就要求氫以準(zhǔn)確而較為穩(wěn)定的方式--說(shuō)得具體一點(diǎn),要以將千分之七的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的方式--轉(zhuǎn)化為氦。要是那個(gè)值稍稍低一點(diǎn)--比如從千分之七降至千分之六--那么就不可能發(fā)生轉(zhuǎn)化:宇宙只會(huì)由氫組成。要是那個(gè)值稍稍高一點(diǎn)--高到千分之八--結(jié)合就會(huì)不間斷地發(fā)生,氫早已消耗殆盡。無(wú)論是哪種情況,只要這個(gè)數(shù)據(jù)稍有變動(dòng),我們所知的而又需要的宇宙就不會(huì)存在。

我要說(shuō),到目前為止,一切都恰到好處。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō),引力也許會(huì)變得稍強(qiáng)一點(diǎn);有朝一日,它可能阻止宇宙膨脹,讓自己將自己壓癟,最后坍縮成又一個(gè)奇點(diǎn),整個(gè)過(guò)程很可能重新開(kāi)始。另一方面,引力也許會(huì)變得過(guò)弱,那樣的話,宇宙會(huì)永遠(yuǎn)地膨脹,直到一切都互相遠(yuǎn)離,不再可能發(fā)生實(shí)質(zhì)性的相互作用,于是宇宙就成為一個(gè)非常空曠呆滯而又沒(méi)有生命的地方。第三種可能是,引力恰如其分--就是宇宙學(xué)所謂的"臨界密度"--它把宇宙控制在一個(gè)恰當(dāng)?shù)姆秶?,使事物永遠(yuǎn)繼續(xù)下去。宇宙學(xué)家有時(shí)輕浮地把這稱之為"金發(fā)姑娘效應(yīng)"--一切都處于恰如其分的狀態(tài)。(需要說(shuō)明的是,這三種可能出現(xiàn)的宇宙分別叫做封閉式宇宙、開(kāi)放式宇宙和扁平式宇宙。)

大家遲早會(huì)想到一個(gè)問(wèn)題,那就是,假設(shè)你來(lái)到宇宙邊緣,把頭伸出簾幕,那會(huì)發(fā)生什么?你的頭會(huì)在什么地方(要是它不再是在宇宙里的話)?你會(huì)看到對(duì)面是什么?回答是令人失望的:你永遠(yuǎn)也到不了宇宙的邊緣。倒不是因?yàn)槿ツ抢镆ê荛L(zhǎng)時(shí)間--雖然沒(méi)錯(cuò)兒,的確要花很長(zhǎng)時(shí)間--而是因?yàn)?,即使你沿著一條直線往外走,不停地堅(jiān)持往外走,你也永遠(yuǎn)到不了宇宙的邊緣。恰恰相反,你會(huì)回到起始的地方(到了這種地步,你很可能會(huì)灰心喪氣,放棄這種努力)。其原因是,按照愛(ài)因斯坦的相對(duì)論(我們屆時(shí)將會(huì)講到),宇宙是彎曲的。至于怎么彎曲,我們也不大能想像出來(lái)。眼下,你只要知道,我們并不是在一個(gè)不斷膨脹的大氣泡里飄浮,這就足夠了。確切點(diǎn)說(shuō),空間是彎曲的,恰好使其無(wú)限而又有限。恰當(dāng)?shù)卣f(shuō),甚至不能說(shuō)空間在不斷膨脹,這是因?yàn)椋缰Z貝爾獎(jiǎng)獲得者、物理學(xué)家史蒂文·溫伯格指出的:"太陽(yáng)系和星系不在膨脹,空間本身也不在膨脹。"倒是星系在飛速彼此遠(yuǎn)離。這對(duì)直覺(jué)都是一種挑戰(zhàn)。生物學(xué)家霍爾丹有一句名言:"宇宙不僅比我們想像的要古怪,而且比我們可能想像的還要古怪。"

為了解釋空間是彎曲的,人們經(jīng)常提出一個(gè)類比,他們?cè)噲D想像,有個(gè)來(lái)自平面宇宙、從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)過(guò)球體的人來(lái)到了地球。不管他在這顆行星的表面上走得多遠(yuǎn),他永遠(yuǎn)也走不到邊。他很可能最終回到始發(fā)地點(diǎn)。他當(dāng)然會(huì)稀里糊涂,說(shuō)不清這是怎么一回事。哎呀,我們?cè)诳臻g的處境,跟那位先生的處境完全相同。我們只是糊涂得更厲害罷了。

如同你找不著宇宙的邊緣一樣,你也不可能站在宇宙的中心,說(shuō):"宇宙就是從這兒開(kāi)始。這是一切的最中央。"我們大家都在一切的最中央。實(shí)際上,我們對(duì)此缺少把握。我們無(wú)法用數(shù)學(xué)來(lái)加以證實(shí)??茖W(xué)家們只是推測(cè),我們確實(shí)是在宇宙的中央--想一想,這會(huì)意味著什么--但是,這種現(xiàn)象對(duì)所有地方的所有觀察者來(lái)說(shuō)都是一樣的。不過(guò),我們真的沒(méi)有把握。

據(jù)我們所知,自形成以來(lái),宇宙只發(fā)展到光走了幾十億年那么遠(yuǎn)的距離。這個(gè)可見(jiàn)的宇宙--這個(gè)我們知道而且在談?wù)摰挠钪?-的直徑是億億億(即1 500 000 000 000 000 000 000 000)公里。但是,根據(jù)大多數(shù)理論,整個(gè)宇宙--有時(shí)候稱之為超宇宙--還要寬敞得多。根據(jù)里斯的說(shuō)法,到這個(gè)更大的、看不見(jiàn)的宇宙邊緣的光年數(shù),不是"用10個(gè)0,也不是用100個(gè)0,而是用幾百萬(wàn)個(gè)0"來(lái)表示。簡(jiǎn)而言之,現(xiàn)有的空間比你想像的還要大,你不必再去想像空間外面還有空間。

很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái),大爆炸理論有個(gè)巨大的漏洞,許多人對(duì)此感到不解--那就是,它根本無(wú)法解釋我們是怎么來(lái)到這個(gè)世界上的。雖然存在的全部物質(zhì)中有98%是大爆炸創(chuàng)造的,但那個(gè)物質(zhì)完全由輕的氣體組成:我們上面提到過(guò)的氦、氫和鋰。對(duì)于我們的存在至關(guān)重要的重物質(zhì)--碳、氮、氧以及其他一切,沒(méi)有一個(gè)粒子是宇宙創(chuàng)建過(guò)程中產(chǎn)生的氣體。但是--難點(diǎn)就在這里--若要打造這些重元素,你卻非要有大爆炸釋放出來(lái)的那種熱量和能量不可。可是,大爆炸只發(fā)生過(guò)一次,而那次大爆炸沒(méi)有產(chǎn)生重元素。因此,它們是從哪兒來(lái)的?有意思的是,找到這個(gè)問(wèn)題答案的人卻是一位壓根兒瞧不起大爆炸理論的宇宙學(xué)家,他還創(chuàng)造了大爆炸這個(gè)詞來(lái)加以諷刺挖苦。


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