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撇开这些实际问题不谈，正是婴宇宙这种可能性不仅为我们的后裔，而且也为那种宇宙开辟了真正永垂不朽的前景。我们不应当去思考这个宇宙的诞生和死亡，而应当去思考正在无限繁殖的一个宇宙家庭，每个宇宙都生出一些新一代的宇宙，而且也许是成批地诞生出来。通过这种宇宙生育能力，宇宙集合，或真正意义上应称之为超宇宙( metaverse )，也许不会有任何开端和终结。每个单独的宇宙会按本书前几章所述的方式诞生、演化和死亡，但作为一个整体，这个集合应永远存在。
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这种演化图象留下一个悬而未决的问题：创造出一个像我们这样的宇宙是自然发生的事件（类似于自然出生的婴儿），还是人为操纵的结果（“试管”婴儿）。我们可以设想，在母宇宙中有一个充分先进而又无私的人类社会，他们也许会决定创造一批婴宇宙，这并不是为自己生存提供逃亡之路，而只是一旦它们自己的宇宙末日来临，使生命有可能在某个地方永恒地存在下去。这样就不需要对付上面提到的那些难以逾越的障碍，而这种障碍在企图筑造通往子宇宙的蛀洞通道时总是要遇到的。
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我们并不清楚婴宇宙会包含多少它母亲的遗传特征。物理学家也还没有理解自然界的各种力和物质粒子为什么会表现出现在所具有的属性。一方面，这些属性可能是自然规律的一部分，它们一旦被确认，任何宇宙中的所有东西都要受这些规律的制约。另一方面，其中某些属性也许是演化中偶然事件的结果。例如，很可能有不止一个“真”真空态，它们具有完全相同或几乎相同的能量。情况可能是这样，伪真空在衰减到暴胀纪元结束时，在这么多可能的真空态中，它简单地随意选择了其中的一个。就宇宙的物理学而言，真空态的选择决定了粒子和粒子之间作用力的属性，甚至可能决定空间的维数。所以，一个婴宇宙也许同它的母亲有着完全不同的性质。生命也许只可能出现在极少数后代之中，那里的物理学应该同我们宇宙的物理学非常类似。或者也许存在某种遗传原理，只要不出现离奇古怪的变种，它能保证婴宇宙继承它们母宇宙的几乎所有的性质。李·斯莫林( Lee Smolin )一直主张甚至可能有某种达尔文式的进化在宇宙中间起作用，它通过间接的方式促进了生命和意识的出现。更令人感兴趣的是，宇宙有可能通过母宇宙中智慧生物的操纵创造出来的，并有意把产生生命和意识的必要性质赋于宇宙。
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所有这些概念都不是毫无根据的胡思乱想，但宇宙学这门学科差不多完全处于摇篮时期。上面所考虑的种种异想天开式的推测，至少可以作为前几章悲观预测的某种安慰。这些推测表明，即使我们的后裔有一天必定会面临这最后的三分钟，某些理智生物仍有可能始终存在下去。
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宇宙的最后三分钟 [:1700906559]
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宇宙的最后三分钟 第十一章 世界无尽头吗
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人们一直在讨论各种可能性以找到摆脱宇宙末日的出路，而上一章所论述的那些奇特的想法并不是这类可能性的唯一代表。每当我作有关宇宙末日的演讲时，总会有人向我问到循环模型。这种模型认为，宇宙膨胀到极大尺度，然后再收缩到大危机，但它并没有完全湮没，由于某种原因它出现“反弹”，并开始另一轮由膨胀和再收缩组成的循环（图 11－1 ）。这个过程也许会永远进行下去。在这种情况下，宇宙就应当没有真正的开始或终结，不过每一次循环都会有特定的开始和结束而把它们区分开来。这种理论对一直受印度教和佛教神话影响的人特别有吸引力，在这类神话中明显地反映出生与死、创生与灭亡构成的轮回。
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图 11-1 循环宇宙模型 宇宙的尺度以某种周期性的方式在非常致密的状态和极度膨胀的状态之间脉动。每轮循环都从大爆炸开始．以大灾难结束。在时间上它是对称的。
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我已经简要地描述了有关宇宙结局两种很不相同的科学演化图象。每一种结局都以它特有的方式使人深感寒心。宇宙在一场大危机中把自己完全湮没掉的预言是很吓人的，不过这种事件也许在遥远的将来才会发生。另一方面，一个宇宙在经历有限的辉煌活动时期后，永恒地堕入萧瑟荒芜状态却使人深感沮丧。每一种模型也许都有可能使超人类获得无限的信息处理能力，这个事实对于我们血气方刚的人类来说似乎可以算是一种勉强的安慰。循环模型的魅力在于它回避了彻底湮没这个幽灵，同时也不会出现永恒的退化和衰败。为避免无止境重复的缺陷，重要的问题是这些循环会因某种原因而使它们互不相同。在有关这类理论的一种流行的说法认为，每次新循环就像不死鸟一样，从燃烧中死去，然后在死去的躯壳中再生。它们从这种原始的条件出发，演变出一些新的体系和结构，并探索它们自己丰富多采的新世界，直到下一次大危机出现时再次把往事一笔勾销。
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虽然这种理论看上去似乎颇有吸引力，遗憾的是它会遇到一些难以逾越的物理学障碍。其中的一个问题是要找到一种能够说得通的过程，使得处于某种极高密度状态的坍缩宇宙能出现反弹，而不是在一场大危机中把自己湮没。这必须存在某种反引力，它在坍缩的最后阶段会增大而变得压倒一切从而把暴缩的动量反转过来，并能同正在向内挤压的巨大引力作用相抗衡。现在还不知道是否有这样的力，而且假如这种力存在的话，它的性质也必然是十分奇特的。
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也许可以重温一下，在大爆炸的暴胀理论中，所假定的恰恰是这样一种威力强大的斥力。但要记住，产生暴胀力的激发真空态是高度不稳定的，它会很快地衰退。虽然可以想象这种微小而又简单的新生宇宙应该起源于这样一种不稳定状态，但是，要求一个从某种很复杂的宏观条件下进行收缩的宇宙，能够设法使之都恢复到激发真空态，则完全是另外一回事。这种情况有点像笔尖朝下平衡一支铅笔。这支铅笔马上会倒下，倒下是很容易的，再要一下子把铅笔放回笔尖朝下的位置就难得多了。
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即使假定可以用某种办法克服这类难题，循环宇宙的概念仍存在一些严重的困难，其中之一我己在第一章中讨论过。要是有一些不可逆过程以有限的速度在向前发展，那么对于受这种过程支配的一些系统来说，经过一段有限的时间之后，这些系统就往往会趋近它们的最终状态。正是这条原理在 19 世纪引出了关于宇宙热寂的预言。宇宙循环的引入克服不了这个困难。我们可以用一个渐渐走得慢下来的钟来比作宇宙。这台钟的运动最终不可避免地要停下，除非有某种外因使它重新上紧发条。但是，有什么机制能够再把宇宙钟的发条上紧，而同时自己又不会受到不可逆变化的支配呢？
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初看起来，宇宙的坍缩阶段似乎是膨胀阶段出现的那些物理过程的某种反演。正在分散开去的星系被拉回到一起，正在冷却的背景辐射又重新变热，而复杂的元素则再次分裂成一锅基本粒子汤。大危机前夕宇宙的状态同刚刚发生大爆炸后的宇宙状态极其相似。但是，这种对称的印象仅仅是表面的。下面这个事实会使我们得到一点启发：当膨胀转变成收缩时，生活于时间反演中的天文学家在好几十亿年中还是看到遥远的星系在退行。宇宙看上去似乎仍在膨胀，尽管它已经在收缩。造成这种错觉的原因在于有限光速带来了表观上的滞后现象。
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宇宙学家理查德·托尔曼( Richard Tolman )在 30 年代已经指出，这种滞后现象是如何破坏循环宇宙的表观对称性的。理由很简单。宇宙是携带大爆炸后遗留的大量热辐射开始向外膨胀的。随着时光的流逝，星光使这种辐射增强，结果在几十亿年后，充满在宇宙空间中的累积星光所包含的能量几乎与背景热能一样多。当宇宙接下来进入收缩阶段时，星光产生得越来越多。这意味着宇宙在逼近大危机时，散布在整个宇宙中的辐射能比大爆炸刚发生后的辐射能要多得多。因此，当宇宙最后压缩到与今天相同的密度时，它将要稍微热一些。
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超额的热能是通过爱因斯坦公式 E ＝ mc2 由宇宙包含的物质提供的。在产生热能的那些恒星的内部，诸如氢一类的轻元素被加工成一些重元素，例如铁。一个铁原子核通常包含56个质子和30个中子。你也许会猜想，这样一个核因而就应有56个质子和30个中子的质量，但事实并非如此。这个合成的核比单个粒子的质量之和要轻百分之一左右。造成这部分质量“遗失”的原因在于强核力在原子核内产生的巨大的束缚能，而这部分能量所代表的质量被释放出来提供给了星光。
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所有这一切的结局是，能量从物质完全转化为辐射，由于辐射引力与物质引力大不一样，因而这对宇宙收缩的方式有着很重要的影响。托尔曼指出，在收缩阶段，这种超额辐射使宇宙坍缩的速度更快。假如有某种方法使反弹出现的话，那宇宙也会以更快的速度膨胀。换句话说，每次大爆炸都应当比上一次更大。其结果是，宇宙在每一轮新的循环中会膨胀到更大的尺度，所以循环逐渐变得尺度更大，时间也更长（图 11-2 ）。
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图 11-2 一些不可逆过程造成宇宙学循环越来越大，因而就失去了真正循环说的含义。
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宇宙循环的这种不可逆增长决不是不可思议的，它只是热力学第二定律必然结果的一个范例。辐射的累积代表熵的增加，它以循环越来越大这种形式从引力上表现出来。但是，它确实使循环说的概念宣告破产：宇宙明显地随时间演化。回溯过去，那些循环阶梯式地串接在一起，它们的起点既复杂又混乱，而未来的循环会无限地扩大，一直到它们变得很长很长，以至对于任意给定的一个循环来说，大体上同永远膨胀模型的热寂演化图象无法加以区别。
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自托尔曼的工作以来，宇宙学家已找到其他一些物理过程，它们同样会破坏每次循环中膨胀阶段和收缩阶段的对称性，一个例子是黑洞的形成。在标准图象中，宇宙开始时并没有黑洞，但随着时间的不断推移，因恒星坍缩和其他一些过程，黑洞便形成了。随着星系的演化，出现的黑洞越来越多。在坍缩的最后阶段，压缩会促使形成更多的黑洞。某些黑洞可能会合并而形成较大的黑洞。因此，接近大灾变时的宇宙引力结构要比大爆炸刚发生后的情况复杂得多，因为事实上黑洞会明显的增多。假如宇宙反弹，那么下一轮循环开始时会比这一轮循环有更多的黑洞。
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看来不可避免的结论是：任何一种循环宇宙，只要它允许把物理结构和物理系统从一轮循环传递给下一轮循环，那它将无法回避热力学第二定律的退化影响。结局仍然会是热寂。避免这种可怕结论的一条途径是假设反弹时的物理条件非常极端，有关前面各轮循环的任何信息都不可能传递给下一轮。先前所有的物体都被摧毁，全部影响统统消失。实际上，宇宙完全从零开始再次诞生。然而，很难看出这种模型会有什么吸引力。如果每轮循环在物理性质上与其他循环是断开的，那么一定要讲这些循环是相互继承的，或者说它们代表同一个宇宙以某种方式在延续，那又有什么意义呢？这些循环实际上是一些有不同性质的分立宇宙，也许更正确的是应把它说成是平行存在而不是依次连接的宇宙。这种情况使人想起有关人可以投胎而得以再生的信仰，那里再生的人对他的前世毫无记忆。在哪种意义上人们可以说，这个再投胎的人与另一个截然不同的人是同一个人呢？
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另一种可能性是，由于某种原因违背了热力学第二定律，结果在反弹时“时钟再次上紧了发条”。这种第二定律失效所造成的破坏意味着什么呢？让我们举一个第二定律在起作用的简单例子：关于第二章中讨论过的香水从瓶子中挥发的问题。对香水来说，命运的倒退需要大规模有组织的协调作用，使散布在整个房间中的每个香水分子都吸回瓶子里去。实际上，这是一部倒放的“影片”。正是热力学第二定律使我们清楚了过去和将来之间的区别——“时间箭头”。因此，违背第二定律相当于时间的倒流。