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次年,《天空和望远镜》杂志发起了一次取代大爆炸标签的竞赛,但由卡尔·萨根、休·唐斯和蒂莫西·费里斯组成的令人尊敬的评审团对所有参赛词条没有一条有深刻印象。提出的新名称建议包括“哈勃泡泡”、“贝莎D.宇宙”和“SAGAN”(“科学家敬畏上帝的可怕的自然”),等等。他们的结论是:来自41个国家的13099条建议词条没有一条能比霍伊尔原创的“大爆炸”标签更到位。
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这好像证明了一个事实,即大爆炸模型现在已经是我们文化的一部分。在大爆炸作为解释宇宙的创生、发展和历史的模型的发展过程中,整整一代人已经成长起来,我们无法想象这个理论还可以有其他名称。
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甚至连教会也变得喜爱大爆炸模型。自从教宗庇护十二世赞同大爆炸学说后,天主教会在很大程度上容忍了创生这一科学观点。它不再为经文给出的关于宇宙的字面解释寻找任何借口。这被证明其态度有了非常务实的变化。过去,在宇宙所有奥秘的背后都有上帝之手在指导,从火山喷发到太阳的设置,但科学逐个为这些现象提供了理性的和自然的解释。化学家查尔斯·库尔森曾创造了“空白的上帝”这个术语用来指称那个负责说明我们尚无法理解的一切事物的上帝。随着每项知识空白被科学填补,这个上帝的权力正逐渐减弱。但是现在,天主教会集中负责精神世界的引导,而将自然世界的解释工作留给了科学,这意味着科学在知识领域仍能够安全地提供指导,未来的任何科学发现都不能削弱上帝的地位。科学与宗教可以并排相互独立地生活下去。
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1988年,仿佛是为了加强这种独立性,教宗约翰·保罗二世宣布:“基督教的正当性有其自身的内在起源,不指望科学构成其主要的辩护。”随后,在1992年,梵蒂冈甚至承认,它过去对伽利略的迫害是错误的。崇尚太阳中心的宇宙观一度被认为是异端邪说,因为根据圣经:“上帝固定地球作为其基础,它永远不变动。”不过,经过持续13年的调查后,红衣主教普帕德(Poupard)报告称,在审判伽利略的时候,神学家“在描述宇宙的物理结构时,未能把握圣经深刻的非字面的意思。”1999年,教皇通过走访他的波兰家园,并参观了尼古拉·哥白尼的出生地,专门称赞了哥白尼的科学成就等一系列举动,象征性地结束了宗教与宇宙学之间持续了几个世纪的冲突。
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也许是受到教会新确立的宽容政策的鼓舞,一些宇宙学家已决定深入探讨大爆炸模型的哲学意蕴。例如,这个模型描述了宇宙是如何从一锅炽热致密的原始汤开始,然后逐步演变出纷繁的星系、恒星、行星和今天存在的生命形式的——这是不可避免的吗,或者说,宇宙可以有不同的形态吗?皇家天文学家马丁·里斯在他的《仅此6个数》一书中探讨了这个问题。他在书中解释了为什么宇宙的结构最终只取决于诸如引力的强度这样的6个参数。科学家可以测量每个参数的值,这些参数形同于6个数字。里斯想知道,如果宇宙在创生时这些数字取其他的值,事情可能会有怎样的不同。例如,如果引力的数值大一点,那么引力会强得多,这将导致恒星更快地形成。
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有个数字,里斯标以ε,反映的是强的核力,就是将原子核内质子和中子胶合在一起的那种力。ε的值越大,胶粘性越强。测量结果表明,ε=0.007。这实在是幸运得令人难以置信,因为如果它取不同的值,那么后果将是灾难性的。例如取ε=0.006,那么这种核胶水就会略显绵软,这样就不可能使氢聚变成氘,而这是形成氦和所有重元素的第一步。事实上,如果ε=0.006,那么整个宇宙将只有平淡的氢,因此也就没有任何机会构成生命。相反,如果ε=0.008,核胶水就会较强,氢就会过于容易转变成氘和氦——以至于所有的氢都将在大爆炸的早期阶段就已经消失,没什么能够剩下充作恒星的燃料。这同样绝对没有形成生命的机会。
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里斯还检查了规定我们的宇宙的其他5个数字,并解释了它们中任何一个的数值的改变将如何严重地影响到宇宙的演化。事实上,这5个数中的一些数对数值的变化比ε更敏感。如果它们取略微不同于我们测量值的数值,那么宇宙很容易在孕育时就夭折了,或者它一诞生便自我毁灭。
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因此,这6个数似乎早就被调整到适于生命的出现。就好像这6个号码决定了宇宙的演化,这种演化经过精心设置,目的就是为我们的存在创造必要的条件。杰出的物理学家弗里曼·戴森写道:“我越研究宇宙及其架构的细节,越是有更多的证据让我觉得,在某种意义上,宇宙想必知道我们的到来。”
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这一点可以追溯到第5章中提到的人存原理。这条原理是弗雷德·霍伊尔在解释恒星中的碳如何生成时提出的。人存原理指出,任何宇宙学理论必须考虑到一个事实,即宇宙已经演化到包含我们。这意味着,这一事实应当是宇宙学研究的一个重要因素。
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加拿大哲学家约翰·莱斯利提出了一个行刑队场景来阐明人存原理。试想你被判犯有叛国罪,正等待在20名执行枪决的士兵面前。你听到命令开火,你看到20条枪吐出火舌——然后你意识到没有子弹击中你。按法律规定,这种情况下你被允许自由地离开。但当你奔向自由时,你开始想知道为什么你还活着。难道所有的子弹都那么偶然地打偏了?难道这样的事情每处决一万人才可能发生一次,而这一次就恰好落在你的头上?为什么你能活下来这总得有个理由吧?也许行刑队的所有20名士兵都故意打偏了,因为他们知道你是无辜的?抑或是前一天晚上校准步枪时他们都错误地将枪的准心偏移标靶10°?你当然可以认为行刑失败纯属偶然来度过余生,但你的幸存很难不让人联想到更深层次的意义。
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同样,这6个表征宇宙的数字怎么就恰好取让生命蓬勃发展的值,似乎并不奇怪。那么,我们是不是因此就能忽略这个问题,认为自己就是这么幸运?或者说我们是在为我们这么好的运气寻找特殊的意义?
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根据极端版本的人存原理,使得生命进化的宇宙的微调表明存在一个调谐器。换句话说,人存原理可以被理解为上帝存在的证据。然而,另一种观点认为,我们的宇宙是多元宇宙的一部分。宇宙一词在字典中的定义是它涵盖一切,但宇宙学家通常将宇宙定义为我们可以感知或可以影响我们的那些东西的集合。根据这个定义,就可能存在许多其他的独立和分离的宇宙,它们每一个都由其自己的一组6个数字限定。因此,多元宇宙允许许多(也许是无穷多)不同的宇宙并存。它们中的绝大多数不是胎死腹中,就是昙花一现,或两者兼而有之,但是偶然地,就有那么一些能够形成某种环境,允许生命的存在、演化和持续。当然,我们碰巧就生活在有利于生命的宇宙中的一个当中。
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“宇宙与成品服装店有某种共同之处,”里斯说。“如果店内有大量现货,我们找到一身适合自己的服装,这没什么奇怪。同样,如果我们的宇宙是多元宇宙中的一员,那么这种看似精心设计或微调的特征就不会令人意外了。”
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这个问题——我们的宇宙是专为生命设计的,还是多元宇宙中的宇宙幸运儿?——属于科学猜测的边缘地带,是宇宙学家之间激烈辩论的主题。唯一能在形而上学层面上超越它的是所有问题中的最大的问题:大爆炸之前是什么?
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到目前为止,大爆炸模型的能力仅限于描述今天所观察到的浩瀚宇宙是怎么出现的,是怎么从数十亿年前的那种高密度炽热状态进化而来的。究竟你准备将大爆炸模型回溯到多远取决于你是否将早期的暴胀阶段包括进来,或是否诉诸于粒子物理学的最新理论。这个理论声称能够描述1032摄氏度、创生后仅10-43秒的宇宙历史。
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这样还剩下创生的实际时刻和是什么导致创生等突出问题。这些问题也是乔治·伽莫夫在批评者询问他关于他的研究的范围时他很快退避三舍的原因。他在他的科普著作《宇宙的创生》的第二次印刷中加了个免责声明:
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鉴于一些评论对“创生”一词的使用提出异议,我应当在此解释一下,笔者对这个词的理解不是在“无中生有”的意义上运用,而是“使某些东西从无定形中凸现出来”,例如,在短语“巴黎时尚的最新创作”的意义上运用的。
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无法解决大爆炸之前发生了什么,无疑令人失望,但对于宇宙学并非毁灭性的失败。从最坏的情况说,大爆炸模型至少也是有效的,只是不完备,而且这种不完备性是相对于其他许多科学理论而言的。生物学家要解释生命是如何产生的还有很长的路要走,但这并不排斥以自然选择,或基因和DNA的概念为核心的进化论的正确性。不过,我们不得不承认,宇宙学家可能比生物学家的处境更糟糕。我们完全有理由相信,在第一批细胞和第一个DNA片段的构造的背后是标准的化学定律,但是我们并不清楚已知的物理学定律对于宇宙创生的那一刻是否有效。当我们倒拨时钟回到宇宙接近零时间的时刻,似乎所有的物质和能量集中在一个点上,这时运用现有的物理定律会导致严重问题。在创生的那一刻,宇宙似乎进入一种被称为奇点的非物理状态。
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即使宇宙学家可以处理奇点的物理,他们中的许多人认为,“大爆炸之前是什么?”的问题仍无法回答,因为这个问题没有意义。实际上这个模型指明,大爆炸不仅产生了物质和辐射,也产生了空间和时间。所以,如果时间是在大爆炸中产生的,那么在大爆炸之前就不存在时间,因此,在任何情形下“大爆炸之前”的短语都没有意义。这种情形的另一个例子是单词“北”,你问“伦敦的北边是什么?”或“爱丁堡以北是什么?”都有意义,但问“北极以北是什么”就没有任何意义。
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批评家可能会觉得,如果这就是宇宙学家能够给出的最好的回答,那么“大爆炸之前是什么?”的问题就必然属于神话或宗教领域的一个谜团,一道永远超出科学研究范围的上帝的沟壑。美国天文学家罗伯特·贾斯特罗在他的《上帝和天文学家》一书中对大爆炸理论家的这种雄心持悲观态度:“他迈向无知的高山。他即将征服最高峰;当他攀上最后一块岩石后,却受到在那里已待了几个世纪的神学家的欢迎。”
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巧妙处理创生问题的一种方法是设想宇宙的质量有少许超重。这种宇宙会膨胀,但额外的质量会导致较大的引力使膨胀停止,然后反转过来使宇宙开始收缩。宇宙似乎要趋向前面提到的大坍缩,但实际上是一种大反弹。随着物质和能量的聚集,宇宙可能会达到一个压力和能量与引力相抵消,并再次开始向外推的关键阶段。这导致另一次大爆炸,宇宙进入另一个膨胀阶段,直至引力再次终止这种膨胀,导致收缩,接着又是大坍缩,再一次大爆炸,无限循环直至无穷。
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这种反弹的、振荡的、生态友好型的,可循环的凤凰涅盘式宇宙将是永恒的,但它不能被视为稳恒态宇宙。它不是稳恒态模型的一个版本,而是一种多重大爆炸模型。几位宇宙学家,包括弗里德曼、伽莫夫和迪克,一直在认真地予以讨论。
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其他如爱丁顿等人则不喜欢一个循环的宇宙:“我更倾向于认为宇宙应该实现某种宏伟的演变,而且它已经取得了一切可以取得的成就,没有回到杂乱混沌的缺乏变化的状态,而不是受到不断重复的惩罚。”换句话说,一个不断膨胀的宇宙最终将变成寒冷的不毛之地,因为其中的恒星终将耗尽氢燃料并停止发光。比起无限重复的、乏味的宇宙,爱丁顿更偏爱这种“大冻结”(或叫“热死”)的状态。
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除了爱丁顿的主观批评,反弹式大爆炸还面临一系列的实际问题。例如,至今还没有一位宇宙学家能对引起宇宙反弹所需的力给出一个完整的解释。况且最新的观测表明,宇宙的膨胀正在加速,从而使目前的膨胀转为收缩的可能性变得更低。
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尽管存在缺陷,但反弹式宇宙的绘景确实允许宇宙通过坍缩来触发下一次大爆炸,这至少解决了我们希望搞清楚的大爆炸之前是什么这个核心问题的因果关系。但在宇宙学意义上,因果律也许只是一种应当放到一边的常识性偏见。毕竟,大爆炸膨胀始于一种极其微小的尺度,常识根本就不适用于这种极端状态。这里是量子物理学的怪异规则当道。
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