■[美]史蒂芬·霍金 □ 嚴(yán)小平
2000多年前,屈原寫(xiě)下了偉大的浪漫主義詩(shī)篇《天問(wèn)》。這是屈原代表作《楚辭》中的一篇,在《天問(wèn)》中,他一口氣對(duì)天地人生提出了173個(gè)問(wèn)題。事實(shí)上,這些古老的問(wèn)題一直困擾著人類。自有人類以來(lái),不同民族、不同文化、不同宗教、不同時(shí)代的人們始終與這些問(wèn)題糾纏不清,直到20世紀(jì)80年代,這些問(wèn)題的答案似乎初露端倪。讓我們來(lái)聽(tīng)聽(tīng)當(dāng)代科學(xué)家是如何探討、回答這些古老的“天問(wèn)”的。也許,從這些新鮮、有趣而又睿智的言談中,我們可以學(xué)到一些科學(xué)的探索精神和思維方式,激發(fā)我們本能的好奇與天賦的潛能,并享受科學(xué)探索之旅的驚險(xiǎn)、神奇和快樂(lè)。
我們?yōu)楹卧谶@兒?我們從哪里來(lái)?根據(jù)中非Boshongo人的傳說(shuō),混沌初開(kāi)之時(shí),只有黑暗、水和偉大的本巴神。有一天,本巴胃痛,嘔出了太陽(yáng)。太陽(yáng)蒸發(fā)掉了一些水,留下了陸地。本巴還是感到不舒服,又嘔出了月亮、星辰,然后是美洲豹、鱷魚(yú)、烏龜,最后是人類。
同許多其他創(chuàng)世神話一樣,這個(gè)創(chuàng)世神話同樣與我們所有的人今天仍在問(wèn)的類似問(wèn)題糾纏不清。幸運(yùn)的是,我們現(xiàn)在有了一個(gè)提供答案的工具:科學(xué)。
當(dāng)這些有關(guān)存在的神秘事物出現(xiàn)的時(shí)候,大約80年前,發(fā)現(xiàn)了最早的科學(xué)證據(jù)。這個(gè)時(shí)候(20世紀(jì)20年代),洛杉磯威爾遜天文臺(tái),愛(ài)德溫·哈勃開(kāi)始用254厘米望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察。
哈勃吃驚地發(fā)現(xiàn),幾乎所有的星系都在離我們而去。而且,距離越遠(yuǎn)的星系移動(dòng)得越快。宇宙膨脹是一直以來(lái)最為重要的知識(shí)發(fā)現(xiàn)之一。
這一發(fā)現(xiàn),改變了人們關(guān)于宇宙是否有一個(gè)開(kāi)始的辯論。如果現(xiàn)在星系在呈輻射狀向外移動(dòng),那么在過(guò)去的歲月里,它們一定是緊密地粘在一起的。要是它們的速度一直沒(méi)變的話,那么,數(shù)十億年前,它們就該是全部挨個(gè)疊在一起的。宇宙是怎樣開(kāi)始的呢?那時(shí)的許多科學(xué)家都不愿意承認(rèn)宇宙有一個(gè)開(kāi)始,因?yàn)槿绻菢拥脑?,就意味著物理學(xué)的顛覆。
人們可能不得不求助一個(gè)外在的媒介,來(lái)確定宇宙是怎樣開(kāi)始的。方便的媒介可能就叫做上帝。因?yàn)楝F(xiàn)在宇宙在膨脹,因此,他們?cè)谠欣碚摰幕A(chǔ)上做了一些增補(bǔ),但沒(méi)有開(kāi)始。也許最著名的增補(bǔ)當(dāng)數(shù)1948年,出現(xiàn)了一個(gè)被稱為恒穩(wěn)態(tài)的理論。
根據(jù)這個(gè)理論,宇宙總是存在的,并且從來(lái)都是同一個(gè)模樣。這后一個(gè)特點(diǎn)有極大的好處,它是一個(gè)可以檢驗(yàn)的預(yù)言,而可檢驗(yàn)則是科學(xué)方法的一個(gè)關(guān)鍵要素。人們發(fā)現(xiàn),這個(gè)理論正好經(jīng)不起檢驗(yàn)。
1965年10月得到的觀測(cè)證據(jù),確立了宇宙有一個(gè)非常致密起點(diǎn)的觀點(diǎn),人們發(fā)現(xiàn)了遍及宇宙的模糊的微波背景。對(duì)這一現(xiàn)象唯一合理的解釋是,這種背景是由早期熾熱而致密狀態(tài)留下的輻射。由于宇宙的膨脹,輻射冷卻下來(lái),成為我們今天所看到的這些輻射殘跡。
理論也支持這個(gè)概念。羅杰·潘羅斯認(rèn)為,如果愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是正確的,就該有一個(gè)奇異點(diǎn),一個(gè)密度極大、時(shí)空彎曲的點(diǎn),時(shí)間就從那兒開(kāi)始。
由于擴(kuò)張得越來(lái)越快,宇宙在大爆炸中開(kāi)始,這叫做膨脹??磥?lái),早期宇宙的膨脹要快得多:在一個(gè)極短暫的時(shí)間內(nèi),宇宙的大小數(shù)次倍增。
膨脹使得宇宙很大、很平滑。但它并不是完全平滑的:有些地方有微小的變化。這些變化導(dǎo)致早期宇宙在溫度上的微小區(qū)別,我們可以從宇宙微波背景中看到這些區(qū)別。
這些變化意味著某些區(qū)域膨脹得會(huì)稍微慢些。較慢的區(qū)域最終停止膨脹,再次坍塌,形成星系和恒星,進(jìn)而形成了太陽(yáng)系。
多虧有這些變化。如果初始宇宙是完全平滑的,就不會(huì)有恒星,這樣生命也不可能進(jìn)化。我們是原始量子波動(dòng)的產(chǎn)物。
許多巨大的秘密將會(huì)變得清晰。然而,我們?nèi)苑€(wěn)步地靠近那些古老問(wèn)題的答案。我們來(lái)自何方?我們是這宇宙中唯一可以問(wèn)這些問(wèn)題的生物嗎?