宇宙的起源|四維空間的生物就是鬼
發(fā)布時(shí)間:2020-02-18 來(lái)源: 散文精選 點(diǎn)擊:
英國(guó)著名物理學(xué)家霍金一生貢獻(xiàn)于理論物理學(xué)的研究,卻在客觀(guān)上試圖解答關(guān)乎人類(lèi)的哲學(xué)問(wèn)題,這使他獲得了遠(yuǎn)超越于一名科學(xué)家所能得到的關(guān)注。6月19日上午,他在人民大會(huì)堂作了題為《宇宙的起源》的演講。演講追述了霍金視野中人類(lèi)關(guān)于“宇宙起源”的爭(zhēng)論和研究歷程,希望正如霍金所說(shuō)――“我們正接近回答這古老的問(wèn)題:我們?yōu)楹卧诖?我們從何而?lái)?”
根據(jù)中非Boshongo人的傳說(shuō),世界太初只有黑暗,水和偉大的Bumba上帝。一天,Bumba胃痛發(fā)作,嘔吐出太陽(yáng)。太陽(yáng)灼干了一些水,留下土地。他仍然胃痛不止,又吐出了月亮和星辰,然后吐出一些動(dòng)物,豹、鱷魚(yú)、烏龜、最后是人。
這個(gè)創(chuàng)世紀(jì)的神話(huà),和其他許多神話(huà)一樣,試圖回答我們大家都想詰問(wèn)的問(wèn)題:為何我們?cè)诖?我們從何而?lái)?一般的答案是,人類(lèi)的起源是發(fā)生在比較近期的事。人類(lèi)正在知識(shí)上和技術(shù)上不斷地取得進(jìn)步。這樣,它不可能存在那么久,否則的話(huà),它應(yīng)該取得更大的進(jìn)步。這一點(diǎn)甚至在更早的時(shí)候就應(yīng)該很清楚了。
例如,按照Usher主教的說(shuō)法,《創(chuàng)世紀(jì)》把世界的創(chuàng)生定于公元前4004年10月23日上午9時(shí)。另一方面,諸如山岳和河流的自然環(huán)境,在人的生命周期里改變甚微。所以人們通常把它們當(dāng)作不變的背景。要么作為空洞的風(fēng)景已經(jīng)存在了無(wú)限久,要么是和人類(lèi)在相同的時(shí)刻被創(chuàng)生出來(lái)。
很多人從最開(kāi)始就不喜歡宇宙有個(gè)開(kāi)端的思想
他們相信,時(shí)間是絕對(duì)的,獨(dú)立于宇宙
但是并非所有人都喜歡宇宙有個(gè)開(kāi)端的思想。例如,希臘最著名的哲學(xué)家亞里士多德,相信宇宙已經(jīng)存在了無(wú)限久的時(shí)間。某種永恒的東西比某種創(chuàng)生的東西更完美。他提出我們之所以看到發(fā)展處于這個(gè)情形,那是因?yàn)楹樗蛘咂渌匀粸?zāi)害,不斷重復(fù)地讓文明回復(fù)到萌芽階段。信仰永恒宇宙的動(dòng)機(jī)是想避免求助于神意的干涉,以創(chuàng)生宇宙并啟始運(yùn)行。相反地,那些相信宇宙具有開(kāi)端的人,將開(kāi)端當(dāng)作上帝存在的論據(jù),把上帝當(dāng)作宇宙的第一原因或者原動(dòng)力。
如果人們相信宇宙有一個(gè)開(kāi)端,那么很明顯的問(wèn)題是,在開(kāi)端之前發(fā)生了什么?上帝在創(chuàng)造宇宙之前,他在做什么?他是在為那些詰問(wèn)這類(lèi)問(wèn)題的人準(zhǔn)備地獄嗎?德國(guó)哲學(xué)家伊曼努爾?康德十分關(guān)心宇宙有無(wú)開(kāi)端的問(wèn)題。他覺(jué)得,不管宇宙有無(wú)開(kāi)端,都會(huì)引起邏輯矛盾或者二律背反。如果宇宙有一個(gè)開(kāi)端,為何在它起始之前要等待無(wú)限久。他將此稱(chēng)為正題。另一方面,如果宇宙已經(jīng)存在無(wú)限久,為什么它要花費(fèi)無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間才達(dá)到現(xiàn)在這個(gè)階段。他把此稱(chēng)為反題。無(wú)論正題還是反題,都是基于康德的假設(shè),幾乎所有人也是這么辦的,那就是,時(shí)間是絕對(duì)的,也就是說(shuō),時(shí)間從無(wú)限的過(guò)去向無(wú)限的將來(lái)流逝。時(shí)間獨(dú)立于宇宙,在這個(gè)背景中,宇宙可以存在,也可以不存在。
愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論
時(shí)間和空間只有在宇宙之中才能夠定義
直至今天,在許多科學(xué)家的心中,仍然保持這樣的圖景。然而,1915年愛(ài)因斯坦提出他的革命性的廣義相對(duì)論。在該理論中,空間和時(shí)間不再是絕對(duì)的,不再是事件的固定背景。相反地,它們是動(dòng)力量,宇宙中的物質(zhì)和能量確定其形狀。它們只有在宇宙之中才能夠定義。這樣談?wù)撚钪骈_(kāi)端之前的時(shí)間是毫無(wú)意義的。這有點(diǎn)兒像去尋找比南極還南的一點(diǎn)沒(méi)有意義一樣。它是沒(méi)有定義的。
如果宇宙隨時(shí)間本質(zhì)上不變,正如20世紀(jì)20年代之前一般認(rèn)為的那樣,就沒(méi)有理由阻止在過(guò)去任意早的時(shí)刻定義時(shí)間。人們總可以將歷史往更早的時(shí)刻延展,在這個(gè)意義上,任何所謂的宇宙開(kāi)端都是人為的。于是,情形可以是這樣,這個(gè)宇宙是去年創(chuàng)生的,但是所有記憶和物理證據(jù)都顯得它要古老得多。這就產(chǎn)生了有關(guān)存在意義的高深哲學(xué)問(wèn)題。我將采用所謂的實(shí)證主義方法來(lái)對(duì)付這些問(wèn)題。在這個(gè)方法中,其思想是,我們按照我們構(gòu)造世界的模型來(lái)解釋自己感官的輸入。人們不能詢(xún)問(wèn)這個(gè)模型是否代表實(shí)在,只能問(wèn)它能否行得通。首先,如果按照一個(gè)簡(jiǎn)單而優(yōu)雅的模型可以解釋大量的觀(guān)測(cè);其次,如果這個(gè)模型作出可能被觀(guān)察檢驗(yàn),也可能被證偽的明確預(yù)言,這個(gè)模型即是一個(gè)好模型。
根據(jù)實(shí)證主義方法,人們可以比較宇宙的兩個(gè)模型。第一個(gè)模型,宇宙是去年創(chuàng)生的,而另一個(gè)是宇宙已經(jīng)存在了遠(yuǎn)為長(zhǎng)久的時(shí)間。一對(duì)孿生子在比一年前更早的時(shí)刻誕生,已經(jīng)存在了久于一年的宇宙的模型能夠解釋像孿生子這樣的事物。
另一方面,宇宙去年創(chuàng)生的模型不能解釋這類(lèi)事件,因此第二個(gè)模型更好。人們不能詰問(wèn)宇宙是否在一年前確實(shí)存在過(guò),或者僅僅顯得是那樣。在實(shí)證主義的方法中,它們沒(méi)有區(qū)別。
哈勃發(fā)現(xiàn)星系正飛離我們而去
說(shuō)明宇宙在膨脹
在一個(gè)不變的宇宙中,不存在一個(gè)自然的起始之點(diǎn)。然而,20世紀(jì)20年代當(dāng)埃德溫?哈勃在在威爾遜山上開(kāi)始利用100英寸的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀(guān)測(cè)時(shí),情形發(fā)生了根本的改變。
哈勃發(fā)現(xiàn),恒星并非均勻地分布于整個(gè)空間,而是大量地聚集在稱(chēng)為星系的集團(tuán)之中。
哈勃測(cè)量來(lái)自星系的光,進(jìn)而能夠確定它們的速度。他預(yù)料向我們飛來(lái)的星系和離我們飛去的星系一樣多。這是在一個(gè)隨時(shí)間不變的宇宙中應(yīng)有的。但是令哈勃驚訝的是,他發(fā)現(xiàn)幾乎所有的星系都飛離我們而去。此外,星系離開(kāi)我們?cè)竭h(yuǎn),則飛離得越快。宇宙不隨時(shí)間不變,不像原先所有人以為的那樣。它正在膨脹。星系之間的距離隨時(shí)間而增大。
宇宙膨脹是20世紀(jì)或者任何世紀(jì)最重要的智力發(fā)現(xiàn)之一。它轉(zhuǎn)變了宇宙是否有一個(gè)開(kāi)端的爭(zhēng)論。如果星系現(xiàn)在正分開(kāi)運(yùn)動(dòng),那么,它們?cè)谶^(guò)去一定更加靠近。如果它們過(guò)去的速度一直不變,則大約在150億年之前,所有星系應(yīng)該一個(gè)摞在另一個(gè)上。這個(gè)時(shí)刻是宇宙的開(kāi)端嗎?
穩(wěn)恒態(tài)理論與觀(guān)測(cè)沖突
宇宙反彈理論并不成立
許多科學(xué)家仍然不喜歡宇宙具有開(kāi)端。因?yàn)檫@似乎意味著物理學(xué)崩潰了。人們就不得不去求助于外界的作用,為方便起見(jiàn),可以把它稱(chēng)作上帝,去確定宇宙如何起始。因此他們提出一些理論。在這些理論中,宇宙此刻正在膨脹,但是沒(méi)有開(kāi)端。其中之一便是邦迪、高爾德和霍伊爾于1948年提出的穩(wěn)恒態(tài)理論。
在穩(wěn)恒態(tài)理論中,其思想是,隨著星系離開(kāi),由假設(shè)中的在整個(gè)空間連續(xù)創(chuàng)生的物質(zhì)形成新的星系。宇宙會(huì)永遠(yuǎn)存在,而且在所有時(shí)間中都顯得一樣。這最后的性質(zhì)從實(shí)證主義的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,作為一個(gè)可以用觀(guān)測(cè)來(lái)檢驗(yàn)的明確預(yù)言,具有巨大的優(yōu)點(diǎn)。在馬丁?賴(lài)爾領(lǐng)導(dǎo)下的劍橋射電觀(guān)測(cè)天文小組在20世紀(jì)60年代早期對(duì)弱射電源進(jìn)行了調(diào)查。這些源在天空分布得相當(dāng)均勻,表明大部分源位于銀河系之外。平均而言,較弱的源離得較遠(yuǎn)。
穩(wěn)恒態(tài)理論預(yù)言了源的數(shù)目對(duì)應(yīng)于源強(qiáng)度的圓的形狀。但是觀(guān)測(cè)表明,微弱的源比預(yù)言的更多,這表明在過(guò)去源的密度較高。這就和穩(wěn)恒態(tài)理論的任何東西在時(shí)間中都是不變的基本假設(shè)相沖突。由于這個(gè),也由于其他原因,穩(wěn)恒態(tài)理論被拋棄了。
還有另一種避免宇宙有一開(kāi)端的企圖是,建議存在一個(gè)早先的收縮相,但是由于旋轉(zhuǎn)和局部的無(wú)規(guī)性,物質(zhì)不會(huì)落到同一點(diǎn)。相反,物質(zhì)的不同部分會(huì)相互錯(cuò)開(kāi),宇宙會(huì)重新膨脹,這時(shí)密度保持有限。兩位俄國(guó)人利弗席茲和哈拉尼科夫?qū)嶋H上聲稱(chēng),他們證明了,沒(méi)有嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)的一般收縮總會(huì)引起反彈,而密度保持有限。這個(gè)結(jié)果對(duì)于馬克思主義列寧主義的唯物辯證法十分便利,因?yàn)樗苊饬擞嘘P(guān)宇宙創(chuàng)生的難以應(yīng)付的問(wèn)題。因此,這對(duì)于蘇聯(lián)科學(xué)家而言成為一篇信仰的文章。
利弗席茲和哈拉尼科夫發(fā)表其斷言時(shí),我是一名21歲的研究生,為了完成博士論文,我正在尋找一個(gè)問(wèn)題。我不相信他們所謂的證明,于是就著手和羅杰?彭羅斯一起發(fā)展新的數(shù)學(xué)方法去研究這個(gè)問(wèn)題。我們證明了宇宙不能反彈。如果愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是正確的,就存在一個(gè)奇點(diǎn),這是具有無(wú)限密度和無(wú)限時(shí)空曲率的點(diǎn),時(shí)間在那里有一個(gè)開(kāi)端。
奇性定理預(yù)言宇宙有其開(kāi)端
微波背景的發(fā)現(xiàn)證明了這一點(diǎn)
在我得到第一個(gè)奇點(diǎn)結(jié)果數(shù)月之后,即1965年10月,人們得到了確認(rèn)宇宙有一個(gè)非常密集開(kāi)端的思想的觀(guān)察證據(jù),那是發(fā)現(xiàn)了貫穿整個(gè)空間的微弱的微波背景。這些微波和你使用的微波爐的微波是一樣的,但是比它微弱多了。它們只能將匹薩加熱到攝氏負(fù)270.4度,甚至無(wú)法將匹薩化凍,更不用說(shuō)烤熟它。實(shí)際上你自己就可以觀(guān)察到這些微波。把你的電視調(diào)到一個(gè)空的頻道去在屏幕上看到的雪花的百分之幾就歸因于這個(gè)微波背景。早期非常熱和密集狀態(tài)遺留下的輻射是對(duì)這個(gè)背景的僅有的合理解釋。隨著宇宙膨脹,輻射一直冷卻下來(lái),直至我們今天觀(guān)察到它的微弱的殘余。
雖然彭羅斯和我自己的奇性定理預(yù)言,宇宙有一個(gè)開(kāi)端,這些定理并沒(méi)有告訴宇宙如何起始。廣義相對(duì)論方程在奇點(diǎn)處崩潰了。這樣,愛(ài)因斯坦理論不能預(yù)言宇宙如何起始,它只能預(yù)言一旦起始后如何演化。人們對(duì)彭羅斯和我的結(jié)果可有兩種態(tài)度。一種是上帝由于我們不能理解的原因,選擇宇宙的啟始方式。這是約翰?保羅教皇的觀(guān)點(diǎn)。在梵蒂岡的一次宇宙論會(huì)議上,這位教皇告訴代表們,在宇宙起始之后,研究它是可以的。但是他們不應(yīng)該探究起始的本身,因?yàn)檫@是創(chuàng)生的時(shí)刻,這是上帝的事體。我暗自慶幸,他沒(méi)有意識(shí)到,我在會(huì)議上發(fā)表了一篇論文,剛好提出宇宙如何起始。我可不想像伽利略那樣被遞交給宗教裁判廳。
廣義相對(duì)論崩潰了必須考慮量子理論
對(duì)我們結(jié)果的另外解釋?zhuān)@也是得到大多數(shù)科學(xué)家贊同的解釋。這個(gè)結(jié)果顯示,在早期宇宙中的非常強(qiáng)大的引力場(chǎng)中,廣義相對(duì)論崩潰了,必須用一個(gè)更完備的理論來(lái)取代它。因?yàn)閺V義相對(duì)論沒(méi)有注意到物質(zhì)小尺度結(jié)構(gòu),而后者是由量子理論制約的,所以人們預(yù)料總要進(jìn)行這種取代。在通常情況下,因?yàn)橛钪娴某叨群土孔永碚摰奈⒂^(guān)尺度相比較極為巨大,所以是否取代無(wú)所謂。但是當(dāng)宇宙處于普朗克尺度,也就是1千億億億億分之一米時(shí),這兩個(gè)尺度變成相同,必須考慮量子理論。
為了理解宇宙的起源,我們必須把廣義相對(duì)論和量子理論相結(jié)合。里查德?費(fèi)恩曼對(duì)歷史求和的思想似乎是實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的最佳方法。里查德?費(fèi)恩曼是一位多姿多彩的人物。他在帕沙迪那的脫衣舞酒吧里敲小鼓,又是加州理工學(xué)院卓越的物理學(xué)家。他提議一個(gè)系統(tǒng)從狀態(tài)A到狀態(tài)B經(jīng)過(guò)所有可能的路徑或歷史。
每個(gè)路徑或者歷史都有一定的振幅和強(qiáng)度。而系統(tǒng)從A到B的概率是將每個(gè)路徑的振幅加起來(lái)。存在一個(gè)由藍(lán)干酪制成月亮的歷史。但是其振幅很低。這對(duì)于老鼠來(lái)說(shuō)不是一個(gè)好消息。
時(shí)間開(kāi)端的問(wèn)題得到解決
南極的南邊沒(méi)有任何東西,宇宙的開(kāi)端由科學(xué)定律來(lái)制約
宇宙現(xiàn)在狀態(tài)的概率可將結(jié)局為這個(gè)狀態(tài)的所有歷史迭加得到。但是這些歷史如何起始的呢?這是一個(gè)改頭換面的起源問(wèn)題。是否需要一個(gè)造物主下達(dá)命令,宇宙如此這般起始呢?還是由科學(xué)定律來(lái)確定宇宙的初始條件呢?
事實(shí)上,即便宇宙的歷史回到無(wú)限的過(guò)去,這個(gè)問(wèn)題仍然存在。但是如果宇宙只在150億年前起始,這個(gè)問(wèn)題就更加急切。詢(xún)問(wèn)在時(shí)間的開(kāi)端會(huì)發(fā)生什么,有點(diǎn)像當(dāng)人們認(rèn)為世界是平坦的,詢(xún)問(wèn)在世界的邊緣會(huì)發(fā)生什么一樣。世界是一塊平板嗎?海洋從它邊緣上傾瀉下去嗎?我已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)對(duì)此驗(yàn)證過(guò)。我環(huán)球旅行過(guò),我并沒(méi)有掉下去。
正如大家知道的,當(dāng)人們意識(shí)到世界不是一塊平板,而是一個(gè)彎曲的面時(shí),在宇宙的邊緣發(fā)生什么的問(wèn)題就被解決了。然而,時(shí)間似乎不同。它顯得和空間相分離。像是一個(gè)鐵軌模型。如果它有一個(gè)開(kāi)端,就必須有人去啟動(dòng)火車(chē)運(yùn)行。
愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論將時(shí)間和空間統(tǒng)一成時(shí)空。但是時(shí)間仍然和空間不同,它正像一個(gè)通道,要么有開(kāi)端和終結(jié),要么無(wú)限地伸展出去。然而,詹姆?哈特爾和我意識(shí)到,當(dāng)廣義相對(duì)論和量子論相結(jié)合時(shí),在極端情形下,時(shí)間可以像空間中另一方向那樣行為。這意味著,和我們擺脫世界邊緣的方法類(lèi)似,可以擺脫時(shí)間具有開(kāi)端的問(wèn)題。
假定宇宙的開(kāi)端正如地球的南極,其緯度取時(shí)間的角色。宇宙就在南極作為一個(gè)起始點(diǎn)。隨著往北運(yùn)動(dòng),代表宇宙尺度的常緯度的圓就膨脹。詰問(wèn)在宇宙開(kāi)端之前發(fā)生了什么是沒(méi)有意義的問(wèn)題。因?yàn)樵谀蠘O的南邊沒(méi)有任何東西。
時(shí)間,用緯度來(lái)測(cè)量,在南極處有一個(gè)開(kāi)端。但是南極和其他的點(diǎn)非常相像。至少我聽(tīng)別人這么講的。我去過(guò)南極洲,沒(méi)有去過(guò)南極。
同樣的自然定律正如在其他地方一樣,在南極成立。長(zhǎng)期以來(lái),人們說(shuō)宇宙的開(kāi)端是正常定律失效之處,所以宇宙不應(yīng)該有開(kāi)端。而現(xiàn)在,宇宙的開(kāi)端由科學(xué)定律來(lái)制約,所以反對(duì)宇宙有開(kāi)端的論證不再成立。
宇宙自發(fā)創(chuàng)生的圖景
像是泡泡在沸水中形成
詹姆?哈特爾和我發(fā)展宇宙自發(fā)創(chuàng)生的圖景有一點(diǎn)像泡泡在沸騰的水中形成。
其思想是,宇宙最可能的歷史像是泡泡的表面。許多小泡泡出現(xiàn),然后再消失。這些對(duì)應(yīng)于微小的宇宙,它們膨脹,但在仍然處于微觀(guān)尺度時(shí)再次坍縮。它們是另外可能的宇宙,由于不能維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間,來(lái)不及發(fā)展星系和恒星,更不用說(shuō)智慧生命了,所以我們對(duì)它們沒(méi)有多大興趣。然而,這些小泡泡中的一些會(huì)膨脹到一定的尺度,到那時(shí)可以安全地逃避坍縮。它們會(huì)繼續(xù)以不斷增大的速率膨脹,形成我們看到的泡泡。它們對(duì)應(yīng)于開(kāi)始以不斷增加的速率膨脹的宇宙。這就是所謂的暴脹,正如每年的價(jià)格上漲一樣。
通貨膨脹的世界紀(jì)錄應(yīng)歸一戰(zhàn)以后的德國(guó)。在18個(gè)月期間價(jià)格增大了一千萬(wàn)倍。但是,它和早期宇宙中的暴脹相比實(shí)在微不足道。宇宙在比一秒還微小得多的時(shí)間里膨脹了十的30次方倍。和通貨膨脹不同,早期宇宙的暴脹是非常好的事情。它產(chǎn)生了一個(gè)非常巨大的均勻的宇宙,正如我們觀(guān)察到的。然而,它不是完全均勻的。在對(duì)歷史求和中,稍微具有無(wú)規(guī)性的歷史和完全均勻和規(guī)則歷史的概率幾乎相同。因此,理論預(yù)言早期宇宙很可能是稍微不均勻的。這些無(wú)規(guī)性在從不同方向來(lái)的微波背景強(qiáng)度上引起小的變化。利用MAP(微波各向異性)衛(wèi)星已經(jīng)觀(guān)察到微波背景,發(fā)現(xiàn)了和預(yù)言完全一致的變化。這樣,我們知道自己正在正確的道路上前進(jìn)。
“上帝的確在擲骰子”
我們是極早期宇宙量子起伏的產(chǎn)物
早期宇宙中的無(wú)規(guī)性,意味著在有些區(qū)域的密度,比其他地方的稍高。這些額外密度的引力吸引使這個(gè)區(qū)域的膨脹減緩,而且最終能夠使這些區(qū)域坍縮形成星系和恒星。請(qǐng)仔細(xì)看這張微波天圖。它是宇宙中一切結(jié)構(gòu)的藍(lán)圖。我們是極早期宇宙的量子起伏的產(chǎn)物。上帝的確在擲骰子。
在過(guò)去的百年間,我們?cè)谟钪鎸W(xué)中取得了驚人的進(jìn)步。廣義相對(duì)論和宇宙膨脹的發(fā)現(xiàn),粉碎了永遠(yuǎn)存在并將永遠(yuǎn)繼續(xù)存在的宇宙的古老圖像。取而代之,廣義相對(duì)論預(yù)言,宇宙和時(shí)間本身都在大爆炸處起始。它還預(yù)言時(shí)間在黑洞里終結(jié)。宇宙微波背景的發(fā)現(xiàn),以及黑洞的觀(guān)測(cè),支持這些結(jié)論。這是我們的宇宙圖像和實(shí)在本身的一個(gè)深刻的改變。
雖然廣義相對(duì)論預(yù)言了,宇宙來(lái)自于過(guò)去一個(gè)高曲率的時(shí)期,但它不能預(yù)言宇宙如何從大爆炸形成。這樣,廣義相對(duì)論自身不能回答宇宙學(xué)的核心問(wèn)題,為何宇宙如此這般。然而,如果廣義相對(duì)論和量子論相合并,就可能預(yù)言宇宙是如何起始的。它開(kāi)始以不斷增大的速率膨脹。這兩個(gè)理論的結(jié)合預(yù)言,在這個(gè)稱(chēng)作暴脹的時(shí)期,微小的起伏會(huì)發(fā)展,導(dǎo)致星系、恒星以及宇宙中所有其他結(jié)構(gòu)的形成。對(duì)宇宙微波背景中的小的非均勻性的觀(guān)測(cè),完全證實(shí)了預(yù)言的性質(zhì)。這樣,我們似乎正朝著理解宇宙起源的正確方向前進(jìn),盡管還有許多工作要做。當(dāng)我們通過(guò)精密測(cè)量空間航空器之間距離,進(jìn)而能夠檢測(cè)到引力波,就會(huì)打開(kāi)極早期宇宙的新窗口。引力波從最早的時(shí)刻自由地向我們傳播,所有介入的物質(zhì)都無(wú)法阻礙它。與此相比較,自由電子多次地散射光。這種散射一直進(jìn)行到30萬(wàn)年后電子被凝結(jié)之前。
我們正接近回答這古老的問(wèn)題:我們?yōu)楹卧诖?我們從何而?lái)?
盡管我們已經(jīng)取得了一些偉大成功,并非一切都已解決。我們觀(guān)察到,宇宙的膨脹在長(zhǎng)期的變緩之后,再次加速。對(duì)此理論還不能理解清楚。缺乏這種理解,對(duì)宇宙的未來(lái)還無(wú)法確定。它會(huì)繼續(xù)地?zé)o限地膨脹下去嗎?暴脹是一個(gè)自然定律嗎?或者宇宙最終會(huì)再次坍縮嗎?新的觀(guān)測(cè)結(jié)果,理論的進(jìn)步正迅速涌來(lái)。宇宙學(xué)是一個(gè)非常激動(dòng)人心和活躍的學(xué)科。我們正接近回答這古老的問(wèn)題:我們?yōu)楹卧诖?我們從何而?lái)?
謝謝各位。
(吳忠超譯,小標(biāo)題為該報(bào)所加,6月21日《中華讀書(shū)報(bào)》)
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成果解讀
霍金是世界公認(rèn)的引力物理科學(xué)巨人,被稱(chēng)為“當(dāng)今的愛(ài)因斯坦”。他對(duì)黑洞進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性研究,其黑洞蒸發(fā)理論和量子宇宙論不僅震動(dòng)了自然科學(xué)界,并且對(duì)哲學(xué)和宗教也有深遠(yuǎn)影響。
上世紀(jì)70年代,他和彭羅斯一道證明了著名的奇性定理,即在非常一般的物理?xiàng)l件下,廣義相對(duì)論會(huì)導(dǎo)致時(shí)空的奇點(diǎn),典型的例子是黑洞中的奇點(diǎn)以及大爆炸奇點(diǎn);艚饎潟r(shí)代的貢獻(xiàn)是1974年發(fā)現(xiàn)的黑洞輻射機(jī)制。他考慮了黑洞表面附近的量子起伏,發(fā)現(xiàn)起伏產(chǎn)生的粒子流就像是從黑洞輻射出來(lái)似的。這種輻射的溫度與黑洞質(zhì)量成反比,所以在輻射的晚期,黑洞質(zhì)量變得非常小,溫度隨之變得極高,黑洞就在爆炸中結(jié)束。黑洞輻射的發(fā)現(xiàn)將引力論、量子論和統(tǒng)計(jì)力學(xué)統(tǒng)一在一起,是量子引力論的前兆。
霍金著有《時(shí)空的大尺度結(jié)構(gòu)》、《時(shí)間簡(jiǎn)史:從大爆炸到黑洞》、《果殼中的宇宙》等多部著作。
現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)答
6月21日,在北京“科技發(fā)展公眾答詢(xún)會(huì)”上,霍金先生當(dāng)場(chǎng)回答了公眾提出的幾個(gè)問(wèn)題。
問(wèn):您對(duì)中國(guó)最感興趣的是什么?
答:中國(guó)的文化、食物我都感興趣,但最感興趣還是中國(guó)的女性,她們都很漂亮。
問(wèn):您怎么描述您自己?
答:樂(lè)觀(guān)、浪漫,但有時(shí)候頑固不化。(王曉溪)
。6月28日《北京青年報(bào)》)
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