聊聊“宏观历史”

1

与特定国家、文明、 时空的历史比较,探索“整个过去的历史”无疑是一件更为艰难、也更具有吸引力的事件。

任何一个谈得上聪明的年轻人,总是对统一、完整的“过去”充满了解的渴望,他们期望凭借有限的学识、才智而理解无限的世界,跨越知识匮乏的深渊,在广度、深度上彻底的弄清楚这“整个世界!”

也正是基于此类渴望,他们耗费生命中一些时间去阅读、探索以及思索,追寻智慧的灯火以便照亮深渊中的真相。

之所以“更为艰难”,首先,是由于“时间”的跨度异常悠久,以现代宇宙学理论计算,“可观测宇宙”至少已存在了138亿年之久,要考察如此深远、漫长的历史不可能基于实证证据,而只能依赖逻辑推理所建构的理论模型,而这之中不可避免充斥着一些未经证实的理论臆测……

其次,则是由于“空间”无比无比辽阔,即便以光的速度冲出地球、太阳系、银河系、河外星系,单纯就“可观测宇宙”的空间直径而言,就需要耗费930亿年……如何掌握如此浩瀚无垠的一个世界里所发生的事件?基于同一个理由:依赖科学理论模型的推理和少量的证据来描绘“究竟发生了什么”

(此时此刻,宇宙空间仍在膨胀、乃至于以超光速的速度膨胀,在不久的将来,恒星与恒星、星系与星系之间将不可估量的彼此远离)

也正是由于所需要叙述的“时空”无比深远,试图“完整”的讲述“宏观历史”是一件无比困难的事件,而与“世界史”所不同的是:

此类讲述还需要一种更为综合的知识……既即,将宇宙学、地质学、生物学 的常识,并与人类文明史 巧妙的融合为一体,才能够讲出这样一个伟大的故事 ----  一个现代版创世的故事。

2

从古至今,每一个略有头脑的人类,在心智深处都曾渴望了解这样一个伟大的故事,渴望知晓世界与人生之谜的来源。

早期人类通过宗教、神话传说、糟糕的哲学体系 来了解外部世界,通过它们的质朴“知识”来“解释” 神秘莫测的自然现象,任由愚蠢的臆测、胡说八道 来构建一种对整个世界认知。

而今天,一个谈得上“现代”的人类,倘若还接受这样的世界观,以愚昧的宗教故事作为一种认知途径,以愚蠢的哲学体系、神话传说来理解万物的神秘,与几千、几万年前的原始人就不存在丝毫差异了。

我们已经拥有了更好的认知体系来解释整个世界的谜题。

(早期人类之所以会信仰宗教的独断论,首先是由于没有更好的认知体系,其次也是因为心智的迷惑无处安放,迫切的渴望关于“整个世界、人生”的一种解释。

过于复杂的解释超出了他们的耐心和才智,而绝大多数宗教恰好是一种便捷的解释,完美的符合缺氧的大脑,因此获得广泛的信仰以及成功的传销)

(不可否认的是:宗教作为一种认知体系,某种意义上,的确远比冷酷的科学更能慰籍人们的灵魂,慰籍他们孤苦、愚昧的一生……它提供一种虚拟的承诺和保障,而并不以残酷的现实让人们惊惊恐慌张。

谎言,偶尔的确比真相更能慰籍那些脆弱的心智。)

现如今,让我们听一个新的版本,一个由现代科学所讲述的伟大故事。

3

在复述现代科学关于世界起源的理论之前,有三个问题并非不值得一提:

1  为什么我们的好奇心试图理解这个世界?

2    为什么我们渴望了解世界的起源?

3    为什么询问:“我们是谁,前往何方?”

我们心智深处充斥着困惑与混乱,唯有“答案”可以抚平这种混乱。

第1个问题是由于这是智力的特质。智能的功能之一就是分析、观察、解释、理解外部世界的状况,以便获得更多的信息随时作出反应,增大生存的几率。智力的衍生原本服务于生存和繁衍,而并非理解恒星、夸克与生命。

第2个问题是由于一种心理上的“迷失”,我们需要一种坐标,一种定位,一种归属感……而这种“定位”基于对外部世界的清晰的理解,因此,我们不仅需要解释这个世界的起源,我们还需要解释生命的起源,以及人类的起源……通过一定程度的认知,方能摆脱内心的迷惑、恐惧与不安,方能满足我们强烈的好奇。

生命的诞生、世界如何形成……此类知识利于我们了解自身的处境,以及未来的可能性。

第3个问题则是由于唯有理解了我们自身的处境:与这个世界的关系,具有什么性质的能力,又从属于一个什么样的物种,……才能深刻的理解生命存在可以具有什么样“意义”,可以创造什么样的“意义”,清晰的定位我们在这浩瀚的宇宙空间之中的“位置”,理解应该如何延续这种生存,以及又为何生存。

这是根植于每一个人类心智深处的渴望,也是我们这个物种何以独特的原因。

在宏观历史中,人类存在的时间如此短促,以至于仅仅从时间上考量,只能以“微不足道”这个词来形容……然而,在这个问题上,时间不是唯一重要的标尺,它不足以测量这个物种可贵的价值,在亿万颗恒星中,我无法断言这个物种有什么样非凡的“意义”,却时常为身处其中感到满足……我的人格不再对抗自己,也不再愤怒的对抗这个世界,不知什么时候开始,我对这个物种,持有了一种认同。

4

诺大、色彩斑斓的星球

在引力场中缓缓旋转

星球与星球

星系与星系之间相距遥远

浩瀚无垠的宇宙之海中

类似这样的繁星、银河系

犹如大西洋中沙粒一般繁多

若你

也在星球、星系、陨石群中飞翔、穿梭,

一定也会像我一样

惊奇、迷惑:

究竟是一股什么样的力

创造了这个优雅、诡异的世界?

它又为什么

会以这样的形式而运作?

…整个宇宙

是一个无比巨大的谜题

以不可穷尽的空间、无限的时间

将人类的灵魂囚禁

永恒的神秘

淹没一个又一个愚钝的头脑,

并以恒古的沉默

回应一颗又一颗迫切的心灵…

5

讲述一个“宏观历史”的故事涉及众多领域真伪难辨的观点,基于学识的浅薄你无从理解那些观点的可靠性,因此,你只能在复述 物理学家、地质学家、生物学家以及人类学家的理论之余,填写一些感叹词……[抠鼻]

迥然不同的学科构建了一个个庞大的模型,它们分别以独特的知识、理论、实验数据描绘了“整个世界”在不同历史时期的状态,谈论了它们如何起源、如何演化以及 目前处于什么样状态。

首先,故事分为五个阶段:

一,宇宙、星系以及恒星的演化、起源

(针对这个阶段的解释权,仅仅属于物理学)

二:地球的起源

三,生命的起源

四,人类的起源

五,人类文明的起源

6

如果不从宇宙的起源开始谈论,所谓“宏观历史”就无从谈起,然而这个领域恰好是所有问题之中最为困难的部份。

即便以现代科学的理论、证据来回答也充斥着巨大的疑难(学者们可信赖的证据有限,而边界、可能性则无穷)

直到20世纪前半叶,通过一些事实、证据才形成了“起源”的观点,明确的意识到,即便是宇宙也并非永恒的一种存在,它自身在“时间”上也有一个起源。

(然而,比整个宇宙存在一种起源更为匪夷所思的是:空间、时间也像物质、能量一样在一个特定的时刻被“创造”出来。

要理解这种“事实”,应该是人类种族在智力、直觉、经验遭遇过的最为巨大的一个挑战)

(“时间”存在一个起源,似乎也终结了这样一类询问:“大爆炸之前是什么状态?”

此类极其专业的问题涉及了太多高深莫测的物理,需要更深入的学习才有可能了解物理学者凭什么下这样一个结论)


附注:

6.1

1927年,参加完第一次世界大战的乔治-勒梅特(炮兵军官、神父、宇宙学家)独立发表了一个爱因斯坦场方程的严格解(被称为:“弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克度规”)

这个解引出了一个早期的宇宙模型:现代宇宙可能在源源不断的膨胀。

既然如此,时间反演推理,回溯过去的历史,得出一个新鲜的结论:在“最初的最初”,宇宙可能起源于一个特定的时刻,起源于一枚“原子的原子”。

(当然,勒梅特的观点与现代宇宙学所不同的是:它这一枚“原始原子”比太阳大了30倍,囊括了宇宙之中所有的物质)

(与此同时,俄国数学家弗里德曼也得出类似的结论)

6.2

现如今,“大爆炸”理论算得上是一个成功的模型,拥有大量坚实的证据,也获得一些证据支持(哈勃红移、微波背景辐射、轻元素丰度的比率、宇宙年龄的测算)

大爆炸宇宙学是否正确?这一点仍然是难以分辨,仍然遗留着大量的问题无法解析。

如今,粒子物理学、等离子物理学,量子物理学的理论和实验可以用来研究宇宙大爆炸之后极短时间内的状况。

比如:高温、极小的尺度下会发生什么。

当这些知识被运用在“大爆炸模型”中时,发现至少四个问题:

1  磁单极子

2  均匀性问题

3  微波背景的各向同性(视界问题)

4  平直性问题

……存在一些与理论不符合的观测矛盾。而解决的方案是提出一些更富有“颠覆性”的观点(比如艾伦古斯的“暴胀理论”)


7

时间是一条冻僵的河流

从未流淌

流淌的是生命本身

宛若离弦之箭

穿越一片又一片凝固的时间碎片

所谓“过去、现在与未来”

并非泾渭分明-清晰可辨

玄妙的宇宙悬挂着一块又一块钟表

每一块空间匹配一根时间线

8

宇宙起源的理论有很多套,绝大多数由于不符合实验证据而遗弃在历史的角落。然而“大爆炸理论”也并非完全基于观测所得到,事实上,它是从广义相对论场方程的解中得到的,该理论与观测结果最为符合,因此脱颖而出。哈勃红移、微波背景辐射、轻元素相对丰度……从不同方向对该理论提供了强而有力的支撑。

然而,它仍然太古怪了,居然“胆敢”声称构成整个宇宙的物质,千亿个星系、万亿个太阳通通源自于138亿年的“奇点事件”,而人类所生存的星球、星系和宇宙居然存在一个最初的起源。

在诞生之初,整个宇宙的一切物质都紧缩、挤压在一起,不仅比一个原子还小,并且还处于一种无比炽热、致密的不可思议状态。

更为离奇的是:能量和物质在“虚无”之中迸发出来(量子真空涨落),随之而来的还有“时间和空间”。

8.1

为什么“虚空”之中,正反物质会相互泯灭?为什么每10亿个正反夸克碰撞后,会留下一个夸克形成了我们今天的世界?为什么早期宇宙的温度如此高?又如此致密?为什么会以超光速的速度膨胀?为什么摆脱了强烈的不稳定之后的宇宙,会出现不同的实体:质子、中子、光量子、电子……?为什么会形成不同的力:强作用力,弱作用力、引力,电磁力?

通通这些问题,都有待回答。

总而言之,现代宇宙学讲述了一个难以理解的起源故事,囊括“时空、粒子、物理场、基本作用力”在内,万物的一切事物都存在一个开端。

9

那么,最初的最初是如何开始?

“奇点大爆炸”最初阶段:称之为“普朗克时期”。在这个时期(既,10^-43 秒)宇宙还没有发育成形。

(注:所谓的“普朗克长度”,指的是宇宙小于物理意义上的最小长度单位 )

“普朗克时间”之前所发生的一切事件,都无法加以说明。

(此时此刻,引力已经出现)

第二阶段:10^-35(秒)

强核力、弱核力及电磁力,也开始出现。

值得注意的是:

在普朗克时期,它们并不独立存在,它们被统一为一股原始力(“超力”)……此时的宇宙处于一种高度对称的时期及状态中,整个世界也仅仅存在能量与超力,而没有物质。……随迅速的膨胀、冷却经历了对称性破缺的阶段之后,到了普朗克末期,引力才被分离出来。

第三阶段:10^-33  ∽  10^-32

(秒)

宇宙又经历了一场极其狂暴、猛烈的膨胀,艾伦•古斯称之为“暴胀”的阶段……在这个有趣的时期之内,整个宇宙在规模、尺寸上膨胀了100亿亿亿倍(也就是从一个比原子还小的东西变成了今天这个辽阔、几乎无限大的宇宙)……整个暴胀的时刻并不长,约经历了10^4秒就结束了(既到了10^32秒)……此刻,才有了亚原粒子的出现(无质量)

10

顺便一提,这种膨胀至今并未停止,此时此刻,遥远的星系正在远离我们,并且距离越远的星系速度越快……在不久的将来,若干亿年之后,人类倘若还存活于这个世界,生存在这个宇宙空间之中,我们的子孙后代将会发现苍穹之上可供观测的繁星、星系如此之少,(倘若膨胀的速度足够快,或许,今后的夜空,视界之内没有一个可观测的星系)

今天的天文学知识、资料倘若无法妥善保存下来,未来的子孙将认为宇宙空间本来就不曾有另外一些星系存在。

10.1

现代物理学显然像一门“巫术”,当物理学研究的课题已经推进至宇宙起源的三分钟之内时,宇宙学家们或许也会产生一种迷惑,并纳闷这是科学还是魔法?

通过经验、智识的积累,人类的智慧之路或许跨越了“愚蠢”的边界,走向了深邃、遥远……

11

第四阶段:10^-10  …… 10^-6 (秒)

这个时候,基本力已经单独分离,宇宙的温度开始升高,夸克和反夸克之间相互创造和泯灭,而继续存在的夸克则局限于质子和中子之内。

顺便一提,电磁力及弱核力被分离出来,被称之为:“第三次对称性破缺事件”,(发生于10^11秒)

此时,一切夸克、电子及所有亚原粒子才获得了质量。

(有一种理论认为某种神秘莫测的粒子赋予了它们质量,该理论由幸运的物理学家希格斯提出,他的“希格斯机制”给粒子质量之谜提供了一种解释

(而在历经了40多年之后,生前不抱希望的希格斯所声称的“上帝粒子”幸运的被实验室捕获,证实了该理论的预测)

第五阶段:1-10秒之内

正负电子相互结对,并且消亡(所残留下来的,只是原本正反电子总数量的十亿分之一,夸克也是这个数据)

第六个阶段:最初三分钟

质子和中子结合成了氢和氦的原子核。

第七个阶段:三分钟  ~ 30万年

带负电荷的原子,开始被带正电荷的中子所捕获。

宇宙在电价上变成为中性,并且放射性和物质彼此分离,在迄今为止我们能够察觉到的巨大“闪烁”之中,放射线与微观背景辐射射线的形式被释放了出来。

而以上,就是宇宙诞生之初一秒之内,以及之后30万年所发生的故事。

11

有一个因素值得强调:“温度”

温度,在宇宙演化的宏观历史中扮演了极其重要的角色,随宇宙环境的继续冷却,直至百万分一秒的时刻,夸克已经可以在强核力作用之下形成质子、中子。

(换言之,此时此刻,已经有了第一个元素的诞生)

随温度继续下降,在流逝了漫长的3分钟之后,宇宙环境已经冷却到允许质子与中子存在暧昧关系(合成了氦元素)

再之后,出现少量锂、跛……

至此为止,宇宙中所有核心演员已经就位(引力、电磁力、强核力、弱核力),迷人的戏剧即将开演,宏观历史由此打开它的帷幕……


附注:(关于温度)

宏观领域的概念不一定适用微观领域,严格来讲,所谓“温度”,实质上是分子运动能量的表现,而各个分子本身并不具备温度特性。 温度是我们从微观世界层面中产生的呈展效应。单独看每个分子,冰和水并无区别,由于聚集方式差异导致特性差异。

13

科学理论从来不等于不容置疑的事实,因此,聆听一个宏观历史的故事必须持有这样一种理智:故事的内容由大量的理论与少量的证据所构成。

与逻辑推测、假设比较,证据更像是配角,即便是科学描述整个宇宙演化时,也不可避免渗透着大量未知的错误,在没有被实验纠正之前,只能将之视为某种“事实”。(否则,将永远无法谈论故事是如何开始的)

尤其那些描述宇宙诞生、物质起源的理论,存在很多假设并没有被验证,很多参数的数值也被人为的引入其中。

比如:为了解释大爆炸理论与观测证据之间的矛盾,就曾引入了很多不同类型的暴胀模型……它们是否可靠?几乎不得而知,核心理论迄今为止是不可验证的。

我们深陷于一片虚空,凭借证据与猜测来摸索什么是事实。

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