无中生有话宇宙
宇宙为何不是空空如也?科学即将给出答案。
宇宙中为什么存在万物,而不是空空如也?这又是一个易问不易答的深刻问题。几千年来,人们都简单地用一句“神创万物”来解释:未有宇宙先有神,神从虚无中创造宇宙。那紧接着的问题就是,什么创造了神呢?如果说神不需要创造者,那么根据逻辑,宇宙同样不需要。科学研究的是自然(而非超自然)的因果,它有好几条思路来探索“万物”是从哪里来的。
1.多重宇宙假说。我们的宇宙可能是从另一个宇宙当中诞生的,基于这样的物理学假设和数学推理,出现了好几种多重宇宙假说。例如,有一种观点认为,我们这个宇宙只是许多“泡泡宇宙”中的一个,每一个泡泡宇宙的自然法则都不一样。和我们这个宇宙具有相似法则的宇宙,会产生恒星,有些恒星会塌缩成黑洞和奇点,从中又会产生新的宇宙;而物理学家认为,我们这个宇宙的大爆炸就是从奇点中产生的。
2.M理论。M理论是弦论的扩展,认为宇宙是11维的。2010年,霍金(Hawking)和伦纳德·蒙洛迪诺(Leonard Mlodinow)合著了《大设计》,在这本书中,霍金认为,M理论是“唯一能够完整描述宇宙的理论”。根据M理论,宇宙可以自己创造自己。“如果我们的宇宙是有限的——这一点还有待证明,那么就可以用M理论的模型来解释其创生”。
3.量子泡沫创生论(quantum foam creation)。所谓“真空”,其实不空,而是包含亚原子尺度的时空扰动。这些扰动的规模非常小,只能在“普朗克尺度”上衡量。在这个尺度上,时空的结构是由量子引力决定的,而且海森堡的测不准原理允许能量短暂地衰变成粒子和反粒子,由此从“无”中生“有”。
“无”是一种不稳定状态。宇宙学家劳伦斯·克劳斯(Lawrence M. Krauss)在其著作《虚无中诞生的宇宙》(A Universe from Nothing)一书中,尝试将量子物理学与爱因斯坦的广义相对论结合起来,以解释宇宙是怎么从虚无中诞生的:“在量子引力论中,宇宙可以从虚无中产生,也必然会这么产生。这样的宇宙不必是空旷的,它可以包含物质和辐射,只要它的总能量为零,也就是说,和引力相关的负能量,以及和物质相关的正能量,二者相互抵消就行。”他接着写道:“假设这样的机制的确可以产生闭合的宇宙,要让这些宇宙在诞生后不至于马上消失,就一定需要一个类似膨胀的过程才行。”而观察显示,宇宙的确是在膨胀(宇宙中的物质可以使膨胀变慢,却又不至于让它停下),它的总能量的确为零,它也的确如暴涨模型所描述的那样,在大爆炸之后马上经历了一个快速膨胀、扩张的时期。克劳斯总结说:“量子引力论不单允许宇宙从虚无中诞生,也就是从时间和空间都不存在的地方诞生,而且这种诞生方式或许是这个理论的前提条件。没有空间、没有时间、没有任何东西的‘虚无’,是不稳定的。”
除此之外,还有几个可以验证的假说。有一种观点认为,塌缩的黑洞中可能产生新的宇宙。我们对黑洞的研究还很初步,如果对黑洞的性质再多些了解,或许就能对这个观点加以评说了。此外,我们这个宇宙在大爆炸后留下了微波背景辐射,这种辐射有着细微的温度差异,通过这些温差,或许能够探测到别的泡泡宇宙。美国航空航天局(NASA)的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)正在收集宇宙微波背景辐射的数据,激光干涉引力波天文台(LIGO)也正在探测微乎其微的引力波。如果真有别的宇宙,引力波的涟漪或许就能指出它们的踪迹。而引力之所以是一种微弱的力(相对于电磁力和核力),或许就是因为它有部分“泄漏”到别的宇宙中去了。
有人说,神创造了自然法则,自然法则又导致宇宙(或多重宇宙)从虚无中诞生。可假如宇宙严格遵循这些法则运行,神就无法决定是否创造宇宙,因此也没有存在的必要。不管怎么说,我们对自然的理解还刚刚起步,为什么现在就急着往超自然迈进?我们应该明智地牢记怀疑论的原则:在说什么东西是超凡的存在之前,先搞搞清楚,那东西到底存不存在。(翻译红猪)