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若宇宙大爆炸从未发生(第2页)

批评家们将这种解释驳斥为“数学把戏”,但霍伊尔回应道,即使如此,它也能说得通,因为能量守恒定律仅要求能量总量保持不变。有多少正负能量产生根本无关紧要,只要总量维持平衡,那么能量守恒定律就没有被违反。

物质的生成还起到了另一个作用。随着物质形成,创造场会扩张,而且因为其能量是负的,它有一种反引力的效应,造成宇宙膨胀。这与哈勃早期的观测相符,宇宙膨胀本身就会起到某种清除宇宙垃圾的作用。衰老的恒星和星系被向外推,推出可观测宇宙的边界,使新生的恒星和星系得以取代它们的位置。由此,稳态系统的各部分一起运作,如同顺畅运转的机械装置一样,永远不断地运行着,无始亦无终。

1948年,“剑桥三人组”发表了他们的新宇宙论的细节,以两篇文章的形式展现:一篇由邦迪和戈尔德合写,另一篇单独由霍伊尔所写。随后,他们开始推广自己的理论。在推广过程中,霍伊尔意外地为大爆炸理论定了名,也算是历史上的一桩不大的奇事。在那之前,勒梅特的理论通常被冠以“演化宇宙论”模型的名字,但在1949年英国广播公司(BBC)的一次广播讲座中,霍伊尔语气略带不屑地将之描述为物质“在久远的过去一个特定时刻的一次大爆炸中”被创造出来的观点,而这个说法就这样被沿袭了下来。

一段时间里,稳态理论获得了不少人的追随,特别是在英国研究者群体中。科学史学家曾记录,该理论让整个宇宙保持不变、稳定、平静,似乎对热爱传统和稳定性的英国人很有吸引力。霍伊尔同时也是一位实力卓著、颇具影响力的成功人士。在20世纪50年代,他所领导的一支团队研究出了恒星核合成的原理—太阳内的氢和氦是如何形成诸如碳和铁等元素的。这一发现被认为是“20世纪天体物理学界最出色的成就之一”。

然而,最终令该理论退出历史舞台的是观测证据。这些观测证据一向更符合大爆炸理论。随着天文学家继续探索宇宙,他们发现宇宙与稳态模型的预测并不相符。

20世纪50年代,天文学家开始使用射电望远镜的新技术来探索宇宙最遥远之处—也是最古老的区域—他们发现,那些区域的星系比更“年轻”区域的星系聚得更紧密。这直接与稳态理论所预测的—宇宙应该总是和它的现在有一致的样貌(因此也应有同样的密度)相违背。

然而,真正的致命一击来自1965年,宇宙微波背景辐射的发现。这是一种微弱的电磁辐射,充斥着宇宙中的每个角落。大爆炸理论家们曾精确地预测这样的现象,是早期宇宙极热的初始状态遗留下来的辐射。另一方面,稳态理论的支持者却落得措手不及,他们并没有理论可以拿出来解释为什么会存在宇宙微波背景辐射。

就大多数科学家看来,这些观测证据放在一起,使天平决定性地倾向了大爆炸理论一方。它们清晰地表明宇宙肯定曾有一个开端。其结果是,稳态理论的支持者迅速减少,到20世纪70年代,大爆炸理论已经被接受成为宇宙论的标准模型。

20世纪90年代,不认输的霍伊尔试图为稳态理论拼凑一次重回历史舞台的机会。他与天体物理学家贾扬特·纳利卡和杰弗里·伯比奇[11]合作,一起提出了他们称为准稳态宇宙论的理论。

在这一新版本中,他们承认,观测证据的确表明大约在140亿年前,某种重大、宇宙规模的事件曾经发生,但他们辩称:这一事件并不一定是宇宙的起源;相反,他们提出宇宙经历过500亿年收缩和膨胀的无限循环。他们倒并未想象宇宙一直收缩到勒梅特的原始原子那么大。他们声称,在最近的一次收缩中,宇宙仍维持足够大小,使所有星系都保持完整。这就将他们的观念与大爆炸理论的一些模型—它们构想宇宙历经坍缩和重生的循环—区分开了。但他们宣称,宇宙收缩到足以令上次收缩期结束,和当前膨胀期的开端看起来如同大爆炸。这就令所有作为大爆炸证据被引用的观测,能够在宇宙持续诞生的框架内,被重新加以解读了。

对大多数天文学家来说,这一新模型看起来不过是为挽救失败理论而做的绝望尝试罢了。对此,他们大都采取了无视的态度。当然,这也丝毫没有影响大爆炸理论的流行。遗憾的是,霍伊尔于2001年去世,稳态模型失去了最强有力和最著名的宣扬者。

纵观这段历史,将稳态理论看作一次雄心勃勃却误入歧途的、试图基于哲学原则而非观测证据找出宇宙论模型的尝试而弃之不顾的行为似乎轻而易举。当然,它注定失败,但重要的是,实际上该理论的确提出一个合理的问题:物质和能量的产生到底是怎样发生的?物质是如何凭空出现的?如果物质在整个外太空随机产生是错误答案,那么正确答案是什么?大爆炸理论对该现象的解释又是什么呢?

直到20世纪70年代,大爆炸理论支持者中,占主导地位的学派单纯地将宇宙诞生当成了一个越限话题。其证据也强有力地表明:一次单独的宇宙诞生事件曾发生过,但是没有线索说明它为何发生或什么引发了它,因此去猜想它的原理似乎并无意义。但当大爆炸理论被奉为正统观念,忽视宇宙诞生的问题已开始让人无法满足。正如科学史学家约翰·汉兹所说,它开始变得像现代宇宙学房间里的大象[12]一样。许多科学家感到有必要给出某种解释。

当然,我们一向可以拿上帝来作为一切的答案。也许某位神祇打了个响指,开始了创造。这个解释看似与大爆炸理论奇怪地相容,这一点并没有逃过大爆炸反对者的眼睛,也没逃过教皇庇护十二世[13]的注意,后者于1951年称赞了大爆炸理论,称其为宇宙有一位造物主提供了科学证明。随着时间流逝,许多大爆炸理论坚定的无神论批评者指责该理论不过是迷信的人偷偷把神学混进科学的工具罢了。他们指出:勒梅特既是物理学家,又是一名神父。

大爆炸理论的支持者愤怒地否认这一指控,并提出他们许多人也是无神论者。无论如何,他们并不想为宇宙诞生的谜题找一个宗教性的答案;他们想要一个真正的科学答案。但是,当他们沉思于如何在大爆炸背景下解释宇宙诞生的时候,他们遇到的问题在于,由稳态理论支持者提出的批评,其实是对的。迄今为止,只发生过一次宇宙诞生的确非常奇怪。自然界的基本力—如引力和电磁力—都是持续存在的。它们不会被开启或被关闭。因此,为什么某种力会让宇宙诞生只发生一次,随后却禁止它再次发生了呢?

这就是谜题所在,这个逻辑引导人们得出了一个看似矛盾却可能的答案:如果宇宙诞生不可能发生在我们的宇宙,那它曾必然发生在其他地方。这尽管听起来非常古怪,但我们的宇宙外一定还有宇宙,宇宙诞生肯定曾经(有可能目前仍在)以某种方式,在我们视野外的其他地方发生。

这一解释要求我们重新定义“宇宙”这个词。传统上,该词指的是存在的一切,但现在它被给予了一个有限的含义。我们用“全宇宙”来指代一切时空。而“宇宙”则被重新定义,以表示大爆炸所创造的一切。这暗示了形成我们这个宇宙诞生事件的外部,可能还存在着广大的区域。事实上,也许在我们居住的这个宇宙之外,还存在许多个其他的宇宙。

自20世纪70年代起,大多数主流宇宙学家都采纳了这一答案的某种变体。它是对勒梅特最初提出的大爆炸模型的重大修改,原模型宣称它描述了所有一切事物的诞生。而新大爆炸理论仅仅描述了我们这个宇宙诞生于此前存在的某种形态的情形。然而,关于这种形态可能是什么并无共识。或许是一种量子真空,其中随机的能量波动偶尔产生新的宇宙。也许是一种五维超空间,里面存在着飘浮的能量膜,每次它们相撞时会孕育新的宇宙。又或者(这是目前最流行的观念)是一个“多元宇宙”,里面充斥着迅速膨胀的负能量场,从这里持续不断地形成新的宇宙,这个过程就像水蒸气冷凝成水滴一样。

但是想想这些猜想意味着什么吧。它们暗示了,如果大爆炸的确曾发生过,那么全宇宙肯定是一个非常奇怪、我们所知甚少的地方,比我们的宇宙要广大得多,而且特性也与我们的宇宙极为不同。相对地,如果大爆炸从未发生,那么正如稳态理论所设想的那样,无论何时何处,我们所见到的宇宙的样子,应与全宇宙实际的样子差不多。

从这个角度来看,稳态理论就成了一个极为保守的理论。它接受了一点点的奇怪之处(在我们的宇宙中,物质持续不断地产生),来使总体达成大规模的常态,使我们的宇宙仍作为全宇宙存在。另一方面,大爆炸理论否定了奇怪的宇宙持续诞生的概念,但结果是,它的支持者最终将宇宙诞生的发生地,推到了我们的宇宙之外。他们把我们的宇宙重新想象成了一个大得多的整体的一小部分—某种泡泡宇宙,在某种无限而陌生的太空中飘浮,四周围绕着其他的泡泡宇宙。

这就是具有反讽意味的稳态模型。它提出物质杂乱无章地到处生成的概念,被看作一个非正统的、奇怪的理论,但其宇宙模型可能比当前大爆炸理论的支持者们所想的要保守得多。所以说,到底哪个才算是更奇怪的理论呢?也许真实情况是,解决宇宙诞生的问题并没有不奇怪的法子。解开这一谜团的所有努力都会引向一些非常古怪的结果吧。

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