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生命起源与暴胀理论

生命起源与暴胀理论

作者: 建东在线 | 来源:发表于2019-12-09 15:06 被阅读0次

单单在银河系中,就至少有1000亿颗围绕恒星运动的行星,这串巨大的数字足以改变一切。因为即便在一颗行星上产生生命的概率是微小的,但随着行星数目的增多,总归会在某颗行星上出现生命。只要积累了足够高的频率,即便是最不可能发生的事件也几乎必然成为现实。这就是“大数定律”。

我一个人获得了彩票的头奖,这确实是一件惊人的事情;而当几百万个人同时参加大乐透,却没有一个人压中所有六组数字,这就非常罕见了;而当彩票的总数达到了几十亿张,中奖的人却不到千人,这恐怕就算是奇闻异事了。样本数量增加后弥补了概率偏低之不足的现象。所以,单单在可见宇宙中就有百垓颗行星,倘若在任一行星上都没有出现智慧生命才是真的见鬼了呢。

宇宙中每五颗与太阳近似的恒星之中就有一颗拥有一个或多个位于所谓宜居带、拥有流动水的行星。当然,地球就是其中之一。弗兰克和沙利文的公式把在这类行星上出现智慧生命的概率与在整个宇宙中出现智慧生命的概率结合在了一起,得出的结论是:这类行星上出现智慧生命的概率大于10(-24),

在较为原始的头足纲动物身上,已经可以发现智慧的雏形:大王乌贼能通过改变肤色来沟通,并以此在狩猎的过程中协调各方;八爪章鱼能够学会利用触手打开螺旋盖。蜜蜂的脑袋虽小,但也拥有记忆,且能够通过使用摆尾舞这种符号语言,告诉同类哪里有花蜜可以采集。乌鸦作为恐龙的后裔,会使用工具,能够在镜子中认出自己,并能够学会计数。如此看来,即使人类乃至哺乳动物都不曾出现过,地球上也可能存在其他拥有智慧的生灵。也就是说,如今统治地球的可能会是鸟类的高智商后代,而掌控海洋的可能是高度进化的头足纲动物。因此,在我们的行星上智慧生命繁衍的概率可能要比弗兰克和沙利文计算出的10-24高很多。所以,我们几乎可以肯定,宇宙中势必会出现智慧生命。而且据人类的观察,宇宙中的很多地方都是极为近似的,没有理由只在地球上出现智慧生命。从而也可以确定,在宇宙中的其他地方也一定存在着智慧生命——存在着那些能够认识自己、认识周围的环境、懂得规划、会一步步实现目标的生命。我们人类并不孤独。

物理理论并不是反映真实世界的照片,而更像是建造这个世界的蓝图。一张建筑蓝图不可能把楼梯间里的每一根钉子都画出来。

爱因斯坦几十年来对于万有理论的孤独追寻几乎已被淡忘——直到宇宙学家又开始好奇,为什么宇宙可以如此浩大,同时又如此单一。无论我们望向夜空的哪一个方向,看到的景象都是相似的:遥远的恒星和各大星系就像是通过撒盐器小心翼翼地均匀地撒在宇宙中,各处的明暗都是近似的。更令人震撼的是宇宙微波背景辐射的均匀有致,这些宇宙大爆炸后原初之光的余晖以几乎相同的波长从四面八方来到地球。根据宇宙微波背景辐射图可得知,各方向辐射波长的差异低于万分之一。显然,根据我们目前的观测结果,宇宙中的各处不是到了今天才变得相似的——它从一开始就一直这样均匀地分布着。

宇宙的这种均匀有致恰恰揭示了地球的出现并非意外。宇宙中,行星和恒星无处不在,同样的自然法则无处不在,在过去与现在,都是如此。这一切远远比地球的出现惊人得多。相邻的地点更容易获得相似的环境,因为它们之间往往可以相互“沟通”。但是,东边的夜空要怎样了解西边夜空的环境特性呢?

1980年,来自莫斯科和波士顿的宇宙学家同时分别发现了能够解开上述问题的理论:如今的整个可见宇宙曾经就是近邻。我们现在看来相隔了几十亿光年的所有地方,曾经都紧紧地挨着彼此。因此,信息的交互在当时是完全可能的,它们也得以拥有相似的环境与状态。随后,这些比邻之地才倏忽之间四散开去。这一切都发生在宇宙诞生后体量暴增的阶段——这个阶段就是暴胀。

如果认为暴胀仅仅是宇宙的“爆炸”,那就太小瞧它了。爆炸是能够通过高速摄像机拍摄到的,而且有一个中心点,一切都从这个中心向外迸发。随着爆炸的巨大声响变弱,飞往各处的残片就减速了。

但宇宙大爆炸以后发生的一切和所谓的爆炸完全不是一回事。暴胀没有中心,是整个空间的膨胀。整个暴胀持续时长小于10(-27)秒,而在这短到极致的时间里,空间膨胀的速度极大,足以达到该点原始大小的至少1027倍。(假如将本书的一个句点按照这个倍数放大的话,其直径足以达到地球和仙女座星云的间距。)随后,这疯狂的暴胀结束了,整个宇宙以相对缓慢的速度慢慢地膨胀,直至今日。因此,如今宇宙的浩瀚和均匀有致都得益于暴胀,是它创造了人类生存所需的诸多条件。

暴胀以前的世界是微观的世界,我们如今所见的整个宇宙都挤在一个比原子核还小的空间里,这一结构完全符合量子物理学这个关于最小微粒的自然法则。暴胀理论认为,可见宇宙在暴胀发生后的直径大概与柚子相当。这与宇宙如今的体量相比虽然极小,但实际上却意味着一次巨大的飞跃,因为经历了这一变化的宇宙形成了宏观世界。由于这个宇宙还在不断扩大,因此各个区域之间的距离也变得越来越遥远。那些在暴胀以前相互联结的区域,从此以后永远地断了联系。自那时起,共同的“此刻”也就不复存在了。但那个可见宇宙中的一切曾彼此联结,这个事实不会改变:如今夜空中的每一点星光,都曾是同一个微观世界的一部分。这也就解释了为何宇宙中任何一处的情景都看起来彼此相似。

能够直接证明宇宙暴胀的证据尚未出现,至于是什么引起了宇宙暴胀也不得而知。不过,暴胀理论与最新观测结果惊人地吻合,因此,只有少数宇宙学家仍对暴胀理论抱有怀疑态度。微观世界在如今这个万有宇宙中仍留有痕迹。前不久由普朗克卫星发回地球的精密拍摄图,它显示了宇宙微波背景辐射各处细微起伏的差异,描绘了这个世界最初的光的图像。这是量子涨落(quantum fluctuation)的典型模式——在原子或更小的尺度内能量的偶然变化是不可避免的。当宇宙突然膨胀时,这种涨落也随之扩大到了宇宙级别。

变成了巨大的冲击波。这决定了宇宙中物质的分布情况,以及未来在何处会出现恒星。在这些恒星的光芒中,我们可以收到来自另一个世界的信号:那是隐藏在原子中的宇宙,是如今的宇宙在极其精微时的模样。

假如上帝在创造世界时做了选择,那么这个选择一定是在暴胀的瞬间做出的。在这期间,微观宇宙在量子涨落的作用下转化为宏观宇宙,并逐渐成形。同时,宇宙的各项特性也被写就了,正是因为有这些特性才最终促成了生命的诞生。

诡谲的是,暴胀理论可以得出一个重大结论:不同的量子涨落会产生不同的构造,这些构造都能膨胀到宇宙级别——所有这些构造都可以分别形成一个宇宙,而且每一个都有着不同的特性。甚至在由不同的量子涨落形成的不同宇宙中,有可能存在不同的自然法则。那么,我们的宇宙及其法则仅仅是诸多宇宙与诸多法则之一,其他宇宙中的情况也与我们的宇宙截然不同。于是,为了回答爱因斯坦的提问,暴胀理论是在反问:难道上帝必须做出选择吗?恐怕他根本就不需要做任何决定,因为他可以把一切可能的选择都尝试一遍。

这些不同宇宙的多样性就像是从云中飘落的雪花。雪花的形状与云朵当时的内部环境息息相关。由于云朵中的温度、湿度和风速一直在发生随机变化,产生的雪花也就形态各异。同理,微观宇宙中由量子涨落催生的多重宇宙也各不相同。其中可能有二维甚至九维宇宙,也可能存在万有引力压倒一切的宇宙,还可能有一些完全不包含任何物质的宇宙。这种各类宇宙的集合被称为“多重宇宙”。在多重宇宙中,我们自己的这一个仅仅是它极微小的一部分,就像是隐没在茫茫雪原中的一片雪花。

形式各样的宇宙在创生,同时许多宇宙也在覆灭,这一点也像极了雪花。而多重宇宙本身是永恒的,它源源不断地创造各种宇宙,其中大多数并不适宜生命居住。但由于多重宇宙尝试了所有可能,因此必然也会存在像我们这样的宇宙,也只有这样的宇宙才是生命的栖居之处

或许,我们的宇宙只是一个曾经存在的宇宙的再生品——对于这一切,我们一无所知。

显然,我们的认识不会就此止步。那些认为仅凭这类知识的最新进展就已经可以对问题盖棺定论的人,不过是在骗自己。毕竟,我们对于宇宙的探究才刚刚开始。差不多400年前,伽利略才第一次用望远镜展望天空。大概100年前,科学家还认为整个宇宙中只有银河系。而如今我们知道,仅仅是可见宇宙中的星系估计就有近2万亿个,比之前估算的多了十几倍。就在过去的50年间,人们才渐渐认识到我们的宇宙并不是一开始就存在的,它也有一个开端。直至今日,我们想通过宇宙透露的信息完全领悟人类及宇宙起源的奥秘,仍是几乎不可能的事情。

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