延伸阅读六:“无”中能够生“有”吗?
“无中生有”的思想在创世神话中并不罕见,比如基督教的上帝创世就既不需要材料,也不需要工具,仅凭语言就足以产生出整个世界。公元4世纪古罗马的奥古斯丁在《忏悔录》中写道:“你不是手中拿着什么工具来创造天地,因为这种不由你创造而你借以创造其它的工具,又是从哪里来的呢?哪一样存在的东西,不是因为你的存在而存在?你一言而万物兹始,你是用你的‘道’—言语来创造万有的。”这印证了《圣经》中的说法:“神说,要有光,于是就有了光。”
科学兴起之后,在很长一段时间里,由于质量守恒思想的影响,人们普遍不再相信可以无中生有,认为物质和能量是不能凭空出现的。然而在大爆炸理论逐渐为人们接受的过程中,一些人开始怀疑,既然时间、空间是从奇点开始,在此之前它们都是不存在的,那么物质和能量为什么不能也是如此呢?为什么非要认定宇宙是诞生于一个高温高密的奇点,而不是完全从一无所有中诞生的呢?
60年代末,有人开始分析宇宙从虚无中诞生的可能性。他们认为,引力的能量是负数,所以在宇宙诞生时,凭空出现的物质和能量之间形成了引力场,这种引力场的负能量,刚好能够与出现的物质和能量自身相互抵消。这样从技术层面来看,就可以在不违背守恒定律的情况下,凭空制造出一个宇宙来了。
1973年,美国物理学家爱德华·特赖恩提出了宇宙从虚无中诞生的思想,他认为宇宙是由于真空中的量子波动,在偶然中产生的。1980年,艾伦·古斯提出了“暴涨理论”,认为宇宙不是按照相对固定的膨胀速度,从奇点处一直膨胀至今的,而是在大爆炸之后的一瞬间,就立刻生成了一个浩瀚的宇宙,然后这个宇宙才按照比较缓慢的速度扩张,直到现在。
古斯的理论解决了一些原先大爆炸理论无法解释的问题。比如从图中可以看到,宇宙膨胀的速度总体来说比较平缓,按照这样的速度计算,在137亿年的时间里,宇宙不可能扩张到像现在那么大。但如果它经历过一个暴涨阶段,在瞬间就生成了一个很大的宇宙,那么这就很好解释了。
根据暴涨理论,宇宙是在一瞬间形成的。就像气球不是一点一点被吹大的,而是突然间空中就出现了一个很大的气球,然后它再慢慢地被吹得更大。当我们把这幅场景和引力场创生物质的机制结合起来时,很容易就会联想到,宇宙也许是从虚无中突然诞生的,并不存在一个实在的奇点。所以古斯经常把“免费午餐”这句话挂在嘴边。
英国物理学家保罗·戴维斯这样说:“按这种不同寻常的宇宙创生理论来看,整个宇宙完全是从无中生出来的,其创生过程符合量子物理的定律。这样的宇宙在其成长过程中创造了一切物质、一切能量,从而建成了我们现在所看到的宇宙。这样,这种理论说明了一切物理性的东西(包括时间和空间)的创生。这种量子时空模型并不规定一个不可知的奇点来给宇宙开头。”
宇宙完全是从虚无中诞生的想法,被接受的程度没有大爆炸理论那么高。因为许多人始终认为创世需要物质来做原材料,哪怕只是一点点的东西。比如日本物理学家加来道雄就说:“事实上,要创造像我们这样的一个宇宙,也许只需要非常小的净物质量,也许小到1盎司。”
宇宙这种“无中生有”诞生方式背后的真实意义,人们至今还知之甚少。古斯的暴涨理论中存在着一些让人困惑的问题:宇宙为什么会突然间变成那么大?又为什么会突然间停止了这种极速扩张,转为缓慢的膨胀?是什么驱动了暴涨,又是谁在喊停?