作為一個對宇宙所知甚少的人,我曾問過物理松鼠李劍龍一個問題:“如果大爆炸是宇宙的開端,那么在大爆炸之前是什么樣呢?”
他嚴肅地答:“什么也沒有。”
大概是我掛著的表情太過不明覺厲(?_?),他又追加了一點解釋,“大爆炸始于一個‘奇點’,對現(xiàn)在的我們來說,在那之前什么都沒有,連時間都沒有。”
“哦……什么是奇點?”
“奇點……就是光和一切粒子路徑的終點。”
對話完全無法再進行下去,即使摒棄了一切數(shù)學公式,即使用最淺顯的比喻和修辭,我還是想象不出什么是勒梅特口中的“沒有昨天的一天”,也想象不出“奇點”是何等光景。我的腦子好像變成了一鍋熱騰騰亂糟糟的不透明漿糊,據(jù)說這倒是頗類似宇宙的原初物質——被物理學家取名“Ylem” 的那玩意。不過,我倒是確定了一點,自己現(xiàn)在肯定不是在“莊周夢蝶”,什么“一切外部人事物其實都是來自我的虛幻想象”——我的大腦絕不可能自己想象出這樣的宇宙模型來!
畢竟,智人這個物種也才20萬歲,跟宇宙的138億歲相比, 相當于一秒之于一天。就算我們祖祖輩輩的集體記憶都能完美保存,大爆炸這樣的理論,仍然超出了人類的日常體驗與一切直覺。
從“什么也沒有”里“Bang”的一聲,然后有了時間,有了空間,有了巨大的能量……這時候還沒有原子,原子要等到38萬歲后,宇宙直徑長到現(xiàn)在的千分之一,溫度則冷卻到大概三千度,電子和原子核形成原子,光子掙脫束縛開始穿行,宇宙變得透明,氫氘氦鋰聚成恒星。恒星再煅燒上至少幾千萬年的漫長歲月,才在垂死中釋放出它造出的碳氧等新元素。有了這些宇宙塵埃,才有行星凝成,也才能漸漸演化出生命和人類,形成一個個來自恒星的你。
這便是學界如今公認的“標準宇宙模型”,不過,這個模型并不是一生下來便口含金匙直接加冕,而是花了幾十年跟穩(wěn)態(tài)宇宙等各種其他理論搏斗廝殺,才在觀測數(shù)據(jù)的幫助下一步步登臨王座的。
劍橋大學的物理學家約翰·巴羅(John D. Barrow)所撰寫的《宇宙之書:從托勒密、愛因斯坦到多重宇宙》這本書講述的,正是幾千年來人類如何嘗試著解釋世界,又如何讓這些解釋符合“我們所看到的一切”。
就拿星空來說,在赤道與在北半球高緯度所看到的星軌(star trail)就相當不同。由于地球自轉,赤道上的人會認為星星總是繞著自己東升西落,北歐與中國人則會發(fā)現(xiàn)星星繞著北天極轉成一圈圈同心圓,論語里說,“政以德,譬如北辰,居其所,而眾星拱之”,于是斯堪的納維亞神話里的諸神住在 “天頂大磨盤”的中心,至于中國玉皇大帝的居所,也當然是那顆北極星。
每個人能看到的東西,都受三樣東西制約——“當時”、“當?shù)亍薄ⅰ八芤姟薄H祟惥褪窃谶@樣強大的制約之下,致力于讓“此刻的偏見”盡可能接近“真實”。所謂科學,并不是永不犯錯,而是永遠銘記事實第一,不斷拓展“所能見”的精度和廣度,并不斷用新的事實來修正理論。
直到今天,在低速、弱引力場的日常生活中,牛頓理論仍然是“有效描述”。 然而,要解釋引力場很強和運動速度接近光速時會發(fā)生什么,就得靠相對論。要描述微小尺度中質量極小的粒子的運動方式,就得靠量子力學。
而當一群天文物理學家在南極守著望遠鏡苦捱八年,測量宇宙微波背景輻射中造成的千萬分之一度溫度差。2014年3月17日,他們終于有資格驕傲地向全世界宣告,“看見”了宇宙誕生后的“暴脹”留下的漣漪。
宇宙誕生,然后經過10^35分之一秒,光可以走過質子直徑的萬億分之一,就在此刻,“排斥性引力”驅動著宇宙開始暴脹!又過去了10^32分之一秒,光走過了質子直徑的百億分之一,暴脹結束!宇宙從比原子小變得比柚子大,隨后轉入平和膨脹模式……因為可見的宇宙暴脹前是如此之小,因此內部的不均就很容易“抹平”,也正因為宇宙暴脹前是如此之小,量子尺度的漲落在拉伸后變成了宏觀尺度的起伏,我們今天才可能觀測到“均勻”宇宙中同時存在著星系這樣的大尺度結構……
今人未必比古人更聰明,但卻理應比古人更了解這個世界。基于前人累積、信息流動、以及觀測手段進步,今人有條件掌握更多的信息,從而有機會構建出更接近“真實”的模型。舊理論未必被“推翻”,但新理論必定拓展了“解釋范圍”。
諾貝爾經濟學獎得主,保羅·薩繆爾森曾多次修改自己對通貨膨脹率的看法,一開始他在教科書里寫5%可以接受,再版時他把這個數(shù)字改成3%,后來又下調到2%。有人諷刺他,說“作者理應堅定不移”。薩繆爾森則反唇相譏,“事情若有改變,我的想法自然隨之更改。不知足下如何?”
我很喜歡這則小故事,時移勢易。新事實浮現(xiàn),結論也應隨之改變。如果將“宇宙”定義為“我們可見的一切”,將“生命”定義為“原子間的復雜作用”,那么巴羅這本《宇宙之書》講述的正是我們目前對于生命、宇宙和一切的答案知道了多少,又是怎么知道的。我在此不妨做個小小劇透——哥白尼曾經告訴我們,地球不是宇宙的中心。而根據(jù)現(xiàn)在的推算,有很大可能,我們的宇宙也不是多重宇宙的中心。
(已發(fā)表于《外灘教育》)