作为一个对宇宙所知甚少的人,我曾问过物理松鼠李剑龙一个问题:“如果大爆炸是宇宙的开端,那么在大爆炸之前是什么样呢?”
他严肃地答:“什么也没有。”
大概是我挂着的表情太过不明觉厉(눈_눈),他又追加了一点解释,“大爆炸始于一个‘奇点’,对现在的我们来说,在那之前什么都没有,连时间都没有。”
“哦……什么是奇点?”
“奇点……就是光和一切粒子路径的终点。”
对话完全无法再进行下去,即使摒弃了一切数学公式,即使用最浅显的比喻和修辞,我还是想象不出什么是勒梅特口中的“没有昨天的一天”,也想象不出“奇点”是何等光景。我的脑子好像变成了一锅热腾腾乱糟糟的不透明浆糊,据说这倒是颇类似宇宙的原初物质——被物理学家取名“Ylem” 的那玩意。不过,我倒是确定了一点,自己现在肯定不是在“庄周梦蝶”,什么“一切外部人事物其实都是来自我的虚幻想象”——我的大脑绝不可能自己想象出这样的宇宙模型来!
毕竟,智人这个物种也才20万岁,跟宇宙的138亿岁相比, 相当于一秒之于一天。就算我们祖祖辈辈的集体记忆都能完美保存,大爆炸这样的理论,仍然超出了人类的日常体验与一切直觉。
从“什么也没有”里“Bang”的一声,然后有了时间,有了空间,有了巨大的能量……这时候还没有原子,原子要等到38万岁后,宇宙直径长到现在的千分之一,温度则冷却到大概三千度,电子和原子核形成原子,光子挣脱束缚开始穿行,宇宙变得透明,氢氘氦锂聚成恒星。恒星再煅烧上至少几千万年的漫长岁月,才在垂死中释放出它造出的碳氧等新元素。有了这些宇宙尘埃,才有行星凝成,也才能渐渐演化出生命和人类,形成一个个来自恒星的你。
这便是学界如今公认的“标准宇宙模型”,不过,这个模型并不是一生下来便口含金匙直接加冕,而是花了几十年跟稳态宇宙等各种其他理论搏斗厮杀,才在观测数据的帮助下一步步登临王座的。
剑桥大学的物理学家约翰·巴罗(John D. Barrow)所撰写的《宇宙之书:从托勒密、爱因斯坦到多重宇宙》这本书讲述的,正是几千年来人类如何尝试着解释世界,又如何让这些解释符合“我们所看到的一切”。
就拿星空来说,在赤道与在北半球高纬度所看到的星轨(star trail)就相当不同。由于地球自转,赤道上的人会认为星星总是绕着自己东升西落,北欧与中国人则会发现星星绕着北天极转成一圈圈同心圆,论语里说,“政以德,譬如北辰,居其所,而众星拱之”,于是斯堪的纳维亚神话里的诸神住在 “天顶大磨盘”的中心,至于中国玉皇大帝的居所,也当然是那颗北极星。
每个人能看到的东西,都受三样东西制约——“当时”、“当地”、“所能见”。人类就是在这样强大的制约之下,致力于让“此刻的偏见”尽可能接近“真实”。所谓科学,并不是永不犯错,而是永远铭记事实第一,不断拓展“所能见”的精度和广度,并不断用新的事实来修正理论。
直到今天,在低速、弱引力场的日常生活中,牛顿理论仍然是“有效描述”。 然而,要解释引力场很强和运动速度接近光速时会发生什么,就得靠相对论。要描述微小尺度中质量极小的粒子的运动方式,就得靠量子力学。
而当一群天文物理学家在南极守着望远镜苦捱八年,测量宇宙微波背景辐射中造成的千万分之一度温度差。2014年3月17日,他们终于有资格骄傲地向全世界宣告,“看见”了宇宙诞生后的“暴胀”留下的涟漪。
宇宙诞生,然后经过10^35分之一秒,光可以走过质子直径的万亿分之一,就在此刻,“排斥性引力”驱动着宇宙开始暴胀!又过去了10^32分之一秒,光走过了质子直径的百亿分之一,暴胀结束!宇宙从比原子小变得比柚子大,随后转入平和膨胀模式……因为可见的宇宙暴胀前是如此之小,因此内部的不均就很容易“抹平”,也正因为宇宙暴胀前是如此之小,量子尺度的涨落在拉伸后变成了宏观尺度的起伏,我们今天才可能观测到“均匀”宇宙中同时存在着星系这样的大尺度结构……
今人未必比古人更聪明,但却理应比古人更了解这个世界。基于前人累积、信息流动、以及观测手段进步,今人有条件掌握更多的信息,从而有机会构建出更接近“真实”的模型。旧理论未必被“推翻”,但新理论必定拓展了“解释范围”。
诺贝尔经济学奖得主,保罗·萨缪尔森曾多次修改自己对通货膨胀率的看法,一开始他在教科书里写5%可以接受,再版时他把这个数字改成3%,后来又下调到2%。有人讽刺他,说“作者理应坚定不移”。萨缪尔森则反唇相讥,“事情若有改变,我的想法自然随之更改。不知足下如何?”
我很喜欢这则小故事,时移势易。新事实浮现,结论也应随之改变。如果将“宇宙”定义为“我们可见的一切”,将“生命”定义为“原子间的复杂作用”,那么巴罗这本《宇宙之书》讲述的正是我们目前对于生命、宇宙和一切的答案知道了多少,又是怎么知道的。我在此不妨做个小小剧透——哥白尼曾经告诉我们,地球不是宇宙的中心。而根据现在的推算,有很大可能,我们的宇宙也不是多重宇宙的中心。
(已发表于《外滩教育》)