大约公元前300年,一位叫阿利斯塔克的哲学家被日食和月食迷住了,特别是月食。在那个时代,类似月食的自然奇观被认为是由神创造的,夜晚漫天的繁星,被认为是天穹的缝隙漏下的神光。阿利斯塔克可谓是一个科学先驱,他好奇地研究着天穹,并提出了一个大胆的结论:月食其实是由地球的阴影越过月亮而形成的,并非神迹。这点燃了他的心灵,得出了更为非凡的推断,地球并不是宇宙的中心,而是围绕太阳旋转,天上的星星也并非天穹的缝隙,而是和太阳一样,只不过离地球很远。这是多么令人惊叹的发现,而且是在二千多年前,宇宙是在一定的规律下运行的,而这样的规律是人类的头脑可以理解的。
既然世界遵循着一定的规律,从现实意义上讲,被普遍认为的上帝是不存在的,因为自然规律从来没有破过例,上帝没法改变自然定律,那么我们祈求上帝来改变自己的命运就显得苍白无力。于是,宗教人士跳了起来,认为上帝是这些定律的制造者,上帝制定了规则,世界按照上帝的意愿运行。给上帝赋予了新的定义,让宗教在科学界占有一席之地,毕竟世界的起源仍然是一个谜。但霍金通过严密的逻辑推理,对这个赋予新定义的上帝提出了质疑。接下里我们通过提问的形式,一步一步跟着霍金,展开一场有意思的思想实验。
问题1:宇宙是由哪些成分组成的?
根据日常经验,我们都能回答这个问题。首先,是物质,也就是有质量的东西,这个世界的花花草草,高山大海,生命本身,都是物质;其次,是能量,我们每天都感受太阳带给我们的热量,我们的手机和电脑都要充电才能正常运行,我们的汽车需要燃烧汽油来行驶;再者,就是空间本身,很多空间。对于前两者,爱因斯坦的质能方程告诉我们,是一回事,质量就是能量,所以组成宇宙的成分就被简化为:能量和空间。
问题2:能量和空间又是从哪里来的?
科学家告诉我们,能量和空间是在宇宙大爆炸的事件中自发产生的。那就很奇怪,我们通常认为任何事情都是有因的,我想做个番茄炒蛋,那就必须有买番茄和鸡蛋,还得有个炒锅,难道能量和空间可以无中生有吗?就像我想吃番茄炒蛋,用小手一挥,这道菜就出现在我的餐桌上了。霍金告诉我们就是这样,宇宙是免费的午餐。这源于我们宇宙中最奇怪的一个事实,物理定律要求存在某种叫“负能量”的东西。想象一下,你要在平地上建做小山,为了达到这个目的,你挖了一个坑,用挖出来的土堆砌了一座山,如果把这座山比喻成宇宙,那么你在制造宇宙的过程中,还挖了一个洞,而这个洞缺少的土正等于建设小山所用的土,这样才展现奇妙的平衡。宇宙大爆炸产生了很多正能量,同时也产生了很多负能量,正负能量相加为0,这是自然的另一个定律。
问题3:负能量去哪儿了?
答案非常奇妙,负能量在空间中。根据引力和运动的自然定律,空间本身就是一个巨大的负能量仓库,足以确保一切加起来为0。我们能看到的质量和感受到的能量就是那座小山,而那个洞就是整个空间,遍布整个宇宙。随着空间本身的膨胀,数量巨大的正能量被释放出来,而空间正是一个为了保持平衡而存储负能量的地方。
问题4:是谁触发了这个过程?
宗教人士在这个点上开始发力了,上帝变成了第一推动者。但量子力学告诉我们,在亚原子尺度上,粒子真的可以凭空出现,持续一段时间,然后消失,再出现在其他地方。而宇宙大爆炸的初期,就是在这样的尺度上展开的,所以宇宙就是这样突然出现的,不需要谁去创造或推动。
问题5:上帝创造了允许发生大爆炸的量子定律吗?
就像本文开篇提到的,虽然量子力学允许物质凭空出现,但是否是上帝制定了这样的规则呢?霍金提到了一个关键的线索,时间的起源,是大爆炸导致了时间本身的开始。我们可以从黑洞出发来理解这个思想。《星际迷航》中有这么一个片段,宇航员试图去一颗靠近黑洞的行星上找寻失落的同伴,当他们回到空间站时,已经过了16年,但其实他们在行星上只逗留了2小时。越靠近黑洞,时间就会变得越慢,时间本身开始减速了,当你越过黑洞的视界时,从黑洞外部看,你的形象永远停格在一个固定的画面,不是因为你死了,而是因为时间停止了,因为在黑洞内部,时间是不存在的,而这正是宇宙开始时发生的事情。
所有的因果都需要在时间流逝的过程中展现,现在我们终于发现一个没有因果的世界,因为在这样的世界中,时间根本不存在。这就意味着上帝根本没有时间来创造物理定律。
霍金的论证逻辑性很强,又有充分的科学知识予以支撑,我看完之后,仿佛经历了整个宇宙诞生的过程,不但让人唏嘘宇宙的伟大,更能感觉自我的渺小。如果你正经历人生中低谷,看了以上文章,希望能够让你释怀很多事情。
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