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抬头看一看布满了恒星和行星的夜空,这一切都从何而来?如今多数科学家会用某种大爆炸理论的观点来解释:你会听到最初,宇宙中所有物质都集中在超高温的一点上,经极大的力开始向外爆炸。从这团不断扩展的极高温的亚原子粒子云,逐步形成了原子、恒星、行星,最后是生命。这种陈词滥调已被当作启示真理。在无数的教科书、平装本、通俗科学杂志或由计算机制作画面效果电视专题节目中,都讲述著这则最初起源的故事,并总使人感到有点《创世纪》的味道?
这作为一则激动人心而又引人入胜的故事委实不错。同时,大爆炸理论确实看上去象是建立在事实观测和科学方法的基础之上的,因而许多人认为它比宗教关于起源的解释更为合理。其实,这个大爆炸宇宙学理论只不过是从机械论的观点出发解释宇宙的一系列尝试中最新的一个罢了。机械论是指把宇宙和人看作仅仅是物质定律下的物质活动的产物。
在传统意识上,科学家们都拒绝宇宙起源的超自然解释,特别是那些涉及到存在创造宇宙的至上者的解释。他们说这些与他们的科学方法相抵触。从机械的世界观看,假设有上帝的话,他也只不过是给宇宙上发条的一个微不足道的仆人角色。然后他就不能再加选择,只能让世界按照物理定律运行下去。这事实上是认为物理定律比上帝更重要。或者上帝只是成为无形的宇宙能量。在大爆炸理论家们勾勒的宇宙中,没给一个人格化的上帝,一个至上的设计者和控制者留下什么位置。薛定鄂(Schrodinger .E奥地利理论物理学家,诺贝尔奖得主,发现了量子力学基本方程)在《思想与物质》一书中说:"一个只有剔除一切人格化因素才能得到的宇宙模型不会为人格化的上帝所造。由此我们可知,科学家们并不是从经验事实出发否定了上帝得存在,或限定了上帝的作用,而是他们采取的方法一开始就排除了上帝。"
科学家们试图用纯物理理论来解释宇宙起源。这有赖于三个假设:(1)用数学语言表达的自然定律最终可以解释一切现象;(2)这些定律适用于一切地点,一切时间;(3)基本的自然定律是简单的。
许多人认为这些假设是不言而喻的,但它们并没有被证明是事实——要简单地证明它们,同样也是不可能。它们只是我们探究事实真相的一种方法的一部分。面对着宇宙的复杂现象,科学家们决定采取简化论的方法。他们说:"让我们来把每样事物都简化为测量数据,并用简单普遍的物理定律来解释。"但是没有任何逻辑上的理由可以预先就把其它理解宇宙的方法给排除了。而其它方法中很可能牵涉到不可简化宇宙复杂性的定律。许多科学家将他们把握宇宙的方法和宇宙的真正本性混为一谈。事先就排除了其他的任何方法。他们坚持认为宇宙完全可以用简洁的数学定律来描述。莱德曼(Lederman.L美国费米国家加速器实验实主任)说:"我们希望能用一条可印在T-恤衫上的简单公式来解释整个宇宙。"
有些理由可说明科学家们为什么感到只能采用简化论的方法。如果宇宙的本质是可以用简单的数量定律来描述的话,那么尽管人类的头脑很有局限性,他们还是有可能把握宇宙并来操纵它的。所以他们假定宇宙可以这样来描述,并发明了无数理论。但如果宇宙是无限复杂的,那么用我们人类有限的思维和感觉能力来理解它就是很困难的。比方说,要用一个公式来描写一个有一百万个数的集合。如果它的构成很简单,大概还可以,但如果它的构成极其复杂,就根本无从猜测公式会是什么。同样,对于根本不能用数学描述的宇宙物性,科学家的办法注定会失败。
因此毫不奇怪绝大多数科学家紧紧地抓住现在的方法而排斥所有其它方法。这就好比一个人在暗处丢了车钥匙后跑到路灯底下去找,因为那光线更好。
而且,科学家坚信依据地球上的实验所发现的物理定律可适用于一切时空,这也是很成问题的。例如,仅仅在实验室里观察到电场的某种变化规律并不能保证适应于遥远的地方或亿万年以前电场。但这个假设对科学家试图解释宇宙起源或遥远的类星体等问题是至关重要的。毕竟我们不能回到宇宙亿万年前的起点;而且我们对太阳系以外的一切事物实际上也没有任何第一手资料。
甚至一些著名的科学家也承认以我们有限的知识来推断整个宇宙是有风险的。鲍丁(Boulding.K.E)在1980年对美国科学发展协会作的主席致词中说:"宇宙学┅可能会很不可*,因为它是*一个很小的、有偏差的样本来研究巨大的宇宙。我们只是仔细观察过其整个时间跨度中极小的一部分;我们也只熟悉其整个空间跨度中更小的一部分。"但问题不仅是宇宙学家的推测不可*──下面将要提到,他们试图从可观测特征出发用简单数学模型来把握宇宙的尝试似乎有着诸多根本性的困难。
可怕的单子
大爆炸理论家所面临的巨大困难之一是,虽然他们试图解释"宇宙的起源",但他们所假设的起源是无法用数学描述的。根据标准的大爆炸学说,宇宙最初的状态是无限稠密,无限高温,无限小的一点。这样的初始状态在数学上不可描述。对此无可非议,所有的计算变成了一团糟。正像用零去除一个数会得几?1?┅5?┅5,000,000?没有回答。这种现象的专门术语是"单子"。
洛弗尔(Sir Lovell.B 曼彻斯特大学射电天文学教授)谈到单子:"在用物理学描述时间的起点时我们遇到了一个障碍。这对于科学地描述宇宙初始状态是否构成根本障碍以及关于最初单一存在物的概念上的困难,这些问题在现代思想中有着突出的重要性。"
至今,大爆炸的积极鼓吹者们也无法逾越这个障碍。诺贝尔奖得者温伯格(Weinberg.S)曾悲哀地写道:"不幸的是,我无法从时间零点和无限高温开始放映这部片子(他对大爆炸的精彩描述)。"由此可知,大爆炸根本没有描述宇宙的起源,因为最初的单子从定义上就是不可描述的。
毫不夸张地说,爆炸理论在起点处就陷入了困境。虽然在通俗介绍时可以忽略这个困难,但它对于科学家们在专业性叙述其实际的数学含义的是一块巨大的绊脚石。霍金(Hawking.S 剑桥大学数学教授)和埃利斯(G.F.R.Ellis开普敦大学数学教授)在他们的权威著作《时空的大尺度结构》中指出:"一个物理理论若预言了单子,就表明这个理论已崩溃了——这似乎是个不错的标准?"他们还指出:"目前的结果表明宇宙开始于一个有限的时间以前。但开始的那一刹那,即单子,是超出一切已知物理定律之外的。"
用一个物理上不可指述的东西来解释宇宙起源,这自然是很成问题的。还有更大的困难:单子来自何处?科学家总是嘲弄宗教家:"上帝来自何处?"现在他们遇到了同样的问题。正如宗教家回答说上帝是一切原因的无缘之因,科学家所面临的局面也是宣扬一个无限密、无限小的数学上不可描述的点,存在于一切时空概念之前,作为一切原因的无缘之因。这样,不幸的科学家同样犯了他通常用来指责信徒和神秘家的不可饶恕的智力罪恶——即作物理上无法验证的超自然断言。若他确想了解一点自然的起源,他现在最好考虑一下是否有可能接受某些超越物理学之上的探究和实验方法。
尝试性解决办法
为了摆脱这个不尽人意的方面,理论家们提出了许多大爆炸理论的变种来回避单子的问题。一种方法是假设宇宙并不从一个完美的单子开始。洛弗尔指出,"人们常认为大爆炸理论中的单子是由宇宙一致性假说而产生的数学难题。"标准的大爆炸宇宙模型有极好的数学对称性,一些物理学家认为这就是以数学方程解析大爆炸初时零点时会出现单子的原因。为了修正这个理论,有人就在模型中引入了和观测到的宇宙类似的不规则性,希望这能使起始状态有足够的不规则性而不至于一切都缩至一个点。不幸这种希望也破灭了。霍金和埃利斯指出,根据他们计算,在已观测到的范围内,物质分布具有不均匀性的大爆炸理论在起点处仍会有单子。
起源的问题
对于宇宙初始状态的起源这一问题,不管这种起源确是什么情形,单子的问题只是其中一部分。牵涉到单子的宇宙模型当然有着严重的理论困难,但即使在模型中以某种方式回避了单子,我们仍然面临宇宙来自何处的问题。为了回避整个关于起源的问题,一些科学家提出了所谓的"无限脉动宇宙模型"。即宇宙不断膨胀,收缩至单子,再膨胀,再收缩至单子,永远进行下去。这里无始无终,只是一个无限的循环,没有什么起源,物质世界一直存在著。这样就解决了宇宙起源的问题。
但这个模型有一些严重的问题。首先,没人能提出一种令人满意的"脉动"力学机制。而且,物理学家温伯格(Steven Weinberg)在《最初的三分种》里指出,随著每一次连续脉动,宇宙必产生了某种递进的变化。这意味必需有个起点,而不是可以无限回归。这样一来我们还是得面对起源的问题。
回避必要的起源问题的另一种独创性的尝试是英国天文学家戴维斯(Davies.P)提出的时间逆转脉动宇宙模型。随著时间向前流逝,宇宙不断膨胀,然后坍缩至一个单子。在下一个脉动中,时间倒流,宇宙再次膨胀,然后又缩成单子,和上一个向前的循环中起点处的单子是同一个。这个模型中,过去成了未来,未来成了过去,从而使"在开始处"这个陈述毫无意义。通过这个剧本,我们也能对宇宙学家们被起源问题所逼而构想的大量异想天开的景象略窥一斑了。 |
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