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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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量子物理学是整个物理学中最成功也是最奇特的理论。正如量子物理学的奠基人之一尼尔斯·玻尔所言:“任何人对量子理论不感到震惊,只能说明他还不理解它。”
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虽然因果律在日常的宏观世界里是一项有效的法则,但统治亚微观量子领域的却是所谓的不确定性原理。这条原理规定,事件可以自发发生,这种情形已经得到实验上的证明。它还允许物质可以无中生有,哪怕只是暂时的。在日常生活的层面上,世界似乎是确定性的,各种守恒律均有效,但在微观层面上,确定性和守恒性都可以违背。
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因此,量子宇宙论提供了各种允许宇宙毫无缘由地从无到有的假说。例如,婴儿宇宙可以自发地从虚无中诞生,可以与其他众多宇宙一并存在,使自身成为多元宇宙的一部分。正如暴胀理论之父阿兰·古斯所言:“人们常说,世上没有免费的午餐。但宇宙本身可能就是一顿免费的午餐。”
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遗憾的是,科学界不得不承认,所有这些可能的答案,从反弹型宇宙到自发量子创生,都具有太多的猜测性,而且仍没有妥善解决宇宙来自何处这个最终问题。然而,当前这一代宇宙学家不应该气馁。在这一事实——大爆炸模型是对我们的宇宙的连贯一致的描述——面前,他们应该高兴才是。他们应该自豪的是,大爆炸模型是人类成就的巅峰,因为它通过揭示其过去很大程度上解释了宇宙的当前状态。他们应该走出去告诉世界,大爆炸模型是对人类好奇心和我们智慧的一种纪念。如果一个市民问起这个最棘手的问题:“大爆炸之前是什么?”那么他们可以借用下面这个圣奥古斯丁的例子。
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对于神学上等价的“大爆炸之前是什么?”问题,哲学家暨神学家圣奥古斯丁在其写于约公元前400年的自传《忏悔录》里引用了他听来的一个回答:
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在创造宇宙之前上帝在做什么?
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在创造天地之前,上帝创造了地狱,专用于像你这样的问这种问题的人。
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大爆炸简史:一场伟大的比赛,赛场就是宇宙本身 附录:什么是科学?
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“科学”和“科学家”这两个词是十分现代的发明。事实上,“科学家”一词是由维多利亚时代博学的威廉·惠威尔创造的。他在1834年3月出版的《季度评论》(Quarterly Review)上首次使用了这个词。美国人几乎立即采纳了它,到该世纪结束时,该词已在英国流行开来。这个词的词根来自于拉丁语“scientia”一词,意思是“知识”,它取代了其他如“自然哲学家”这样的术语。
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本书是关于大爆炸模型的历史,但同时试图对“什么是科学”以及它是如何工作的这两方面提供一个深入的了解。就一个科学的想法是如何提出、被检验、确认和接受这一整个过程而言,大爆炸模型提供了一个很好的例子。然而,科学是一项非常广泛的活动,本书的描述是不完整的。因此,为了填补一些空白,我们在这里给出一些关于“科学”的引语。
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科学是系统化的知识。
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——赫伯特·斯宾塞(1820—1903),英国哲学家
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科学是对狂热和迷信的毒害的最好的解药。
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——亚当·斯密(1723—1790),苏格兰经济学家
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科学就是你知道的知识。哲学则是你不知道的知识。
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——伯特兰·罗素(1872—1970),英国哲学家
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[科学是]一系列判断和无休止的修正。
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——皮埃尔·埃米尔·迪克勒(1840—1904),法国细菌学家
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