搜寻虚空,是什么将量子可能性安排到虚空中去的呢

时间:2023-11-25 10:49:02

更高维度的观点可能正确,也可能只是天方夜谭,但它至少能帮助我们进行思维训练。当我们试图解答宇宙大爆炸前状态所引出的各种悖论时,这种思维训练就显得必不可少了。

人类感觉到的时间是一种简单的线性维度,这就会造成很多问题。如果宇宙的历史罗列在一条竖直线上,“现在”是线上的一个点,将来位于其上方,过去位于其下方,而大爆炸位于最底部。但是大爆炸就是最底部了,时间在此停止,其下方空空如也。这时候虚空的概念开始繁荣起来;人们用各种诗歌来填充这个超出我们想象力极限的真空。《创世纪》的作者认为,起初只有“无尽深渊表面的黑暗”;印度古老经典《梨俱吠陀》中认为这种未知世界更加玄妙:“黑暗隐藏着黑暗。”

之前我们提到过,平面上的人无法感知到平面外的维度。也许我们和他们类似,无法感知到我们熟知维度以外的东西。

如今我们已经熟知爱因斯坦的四维空间构图以及引力造成的扭曲。霍金和哈特尔将其继续推进并将宇宙想象成一个五维球体的四维表面。我无法想象这种情景,也仅能在数学上和作者保持一致。但是我们可以想象一种更简单的情况,其中我们再扮演一回生物,只能感知到有限的空间维度,这种维度下宇宙在随着时间膨胀。这意味着,宇宙之所以看起来在膨胀,只是因为我们的认知能力有限而已。在霍金-哈特尔模型中,膨胀从来不存在也从未开始:宇宙一直简单地存在于此。

抛弃我们的三维空间加时间的模式想象一个宇宙,其中只有一维空间加时间,从一个点(即“大爆炸”)指向终点(即“大坍缩”)。霍金和哈特尔提出,时间可能不是一个简单的线性流动,而是具有其他维度的,他们称之为“假想时间”。假设我们将宇宙描述为在一个空间维度加上时间以及假想时间球体中的表面上。我们可以通过球面上的经纬度来确定球上的点,就像我们确定地球表面位置一样。在霍金和哈特尔的构图中,维度关联着时间,经度关联着所谓的“假想时间”。那么,大爆炸就处于北极而大坍缩处于南极。每一条维度线都对应着一个特定时间,比如40度也许就对应着“今天”。

现在看一下北极附近的区域。随着向时间零点靠近,假想时间的网格开始变密,越靠近北极这些经度线就越交汇。在极点并不会出现一致;之所以所有的经度线都汇聚于此,只是因为我们只能这样作图。在地球上,如果你抗冻能力强,就能沿着北极圈旅行,和在地表其他位置旅行没什么区别。如果我们愿意,可以用放射线将地表铺满,这些线可以从伦敦发出再在地表对面收拢。

霍金和哈特尔的假想时间可能只是——假想。或者可能存在一种数学上一致的理论,只是超出了我们的想象而已。那个困扰了人类3000年的问题有了一个时髦的例子:基于对时间和三维空间的宏观感知,我们的思维里构建出了一个世界观。在这种思维构架下,我们描述物质和能量。而当我们被限制在这种思维构图下就出现了宇宙“开始”这种悖论。140亿年前,空间和时间极度扭曲涌动,以至于当时的“情形”远超出我们的理解能力。大爆炸创造了时间和空间。而在大爆炸之前,并不存在昨天(当然这里的“之前”只在我们熟悉的思维构架下才有意义)。

搜寻虚空,是什么将量子可能性安排到虚空中去的呢

图9.2 空间和假想时间下宇宙的历史

应该可以想象出,当最初紧致的宇宙在量子引力时代出现,时间取代假想时间,这就是所谓的宇宙大爆炸。关于万物从何而来、如何“起源”等问题被抛在一边;这种构架下的宇宙没有开始、没有结束——它本来就是这样。那么我们是不是找到了时间问题的答案,创世的悖论是不是也迎刃而解了呢?对此我不太确定;至少对我而言,假想时间是无法假想的。我们发现了一个庞大的问题,但是并没有发现解决此问题的办法。宇宙为何如此,宇宙处于什么之中,这些都是未解之谜。

如果多重宇宙是像量子涨落一样爆发出来的,导致我们的泡沫偶然地中了头奖——其中的规律、维度和力刚好适合我们生存,但还是需要回答一些问题:何人在何处制定了这些量子规则,使得所有这些变成可能。阿拉克萨哥拉(Anaxagoras)的理论正确吗—宇宙来自混沌的重排,而鼻祖物质就是量子虚空?或者问题的答案也许是霍金和哈特尔的宇宙论——没有开始没有结束,一直存在,以至于泰利斯的理论是正确的:物质不能无中生有。创世悖论因此变成了迄今仍未解决的一个关于时间和空间性质的谜题。

3000年前,古希腊哲学家首次预测了创世神话——物质从无到有,在之后的漫长岁月中,科学家们渐渐发现了很多古人无法想象出的事实。无限深邃、充满粒子并且可以呈现不同形态的量子虚空,量子涨落的可能性:这些东西都远超出了古人哲学的想象范围了。他们不会想到,物质内部的正能量和无处不在的引力场负值相互抵消使得最终的宇宙总能量趋于零;在考虑量子不确定后,可能任何物质在实际上都成了虚拟时间中的一些量子波动而已。所以,钟声又或许只是源于量子波动。

但是,如果事实如此,我还面临着另外一个谜题:是什么将量子可能性安排到虚空中去的呢?在《创世纪》中,一些神说道:“让我们有光”,但是在《梨俱吠陀》中,神只是人类想象的产物,用来解释一些超自然现象而已:“后来神来到世间,他知道所有一切。”随着科学的出现,更多的答案被发现,而相应的,更多问题也涌现出来,需要我们在今后一步步解答。浮游其间,我赠予大家一句来自《梨俱吠陀》的诗句来解释:

没有不存在,没有存在;黑暗掩蔽了黑暗,万事万物,都封存在无尽虚空中。