活的宇宙

陳壯叔

一些科學(xué)家曾提出，宇宙演化過程可能全息地記錄在人的大腦中，可我們不知道其“編碼”形式。最近有人提出“宇宙是活的”的理論，這似乎暗示，生物演化過程本身，正好是宇宙演化的一個(gè)縮影。

我們是復(fù)雜的生物體，不可能由化學(xué)物質(zhì)“碰巧”釀造而出，而是由最簡單的有機(jī)體經(jīng)過幾十億年的演化而來。宇宙可能有類似的過程，它是一個(gè)巨大的系統(tǒng)，不可能碰巧而出。較簡單的宇宙首先出現(xiàn)，它可能經(jīng)歷了幾千萬代而進(jìn)化到像現(xiàn)在這樣的宇宙，美國賓夕法尼亞大學(xué)的物理教授斯摩林是這種思想最著名的倡導(dǎo)者。這種概念也借用了著名的宇宙學(xué)家霍金和林得所提出的“嬰兒宇宙”學(xué)說。這種思想的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)是，宇宙似乎十分特殊，從理論上看，并不像一個(gè)從大爆炸中涌現(xiàn)出來的宇宙那樣典型。根據(jù)基本的物理學(xué)定律，宇宙應(yīng)該更小和更短命。

現(xiàn)在的宇宙學(xué)理論認(rèn)為，宇宙出于一個(gè)奇點(diǎn)，并在最初的瞬間，經(jīng)歷了一次不到1秒的暴脹。這就是按指數(shù)性速率增長的膨脹，暴脹的結(jié)果是宇宙膨脹到一個(gè)柚子般的尺寸。此時(shí)物質(zhì)是均勻分布的，但并非完全地均勻，就是說宇宙中有物質(zhì)疏密不同的區(qū)域。隨著膨脹速度放慢，那些物質(zhì)團(tuán)塊有足夠的引力把自己周圍的物質(zhì)集聚到自己身旁。在此后的150億年期間，這些團(tuán)塊物質(zhì)終于形成了星系、恒星。不過這個(gè)理論未能說明，為何暴脹過程正好那么長，為何正好有那樣的速率，以產(chǎn)生一個(gè)能形成恒星、星系的宇宙。一次較短、較弱的暴脹，留下的物質(zhì)將過于緊密，原始宇宙有迅速塌縮回奇點(diǎn)的危險(xiǎn)；一次較長、較強(qiáng)的暴脹，將把原始宇宙物質(zhì)吹得稀散，以致永遠(yuǎn)也無法形成現(xiàn)在這個(gè)宇宙。于是就出現(xiàn)了一個(gè)精密調(diào)整暴脹的問題，這勢(shì)必將問題的解決引向上帝。這是暴脹論面臨的一個(gè)大難題。

斯摩林說，為何暴脹恰到好處正好允許當(dāng)前宇宙的存在。如果用“宇宙是活的”的思想來解釋，那就不用上帝來調(diào)整了。

根據(jù)這個(gè)理論，宇宙的誕生，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大質(zhì)量天體塌縮成黑洞的鏡像。30年前就有科學(xué)家提出了這種看法，而霍金列出的描述宇宙大爆炸的方程，正好是一個(gè)時(shí)序逆轉(zhuǎn)的、描述黑洞塌縮的方程。在20世紀(jì)80年代，宇宙學(xué)家認(rèn)識(shí)到，總有一天，巨大的引力將制止宇宙現(xiàn)在的膨脹，繼而使其逆轉(zhuǎn)，塌縮回到奇點(diǎn)，這一奇點(diǎn)也就是曾創(chuàng)生宇宙的那個(gè)鏡像。同時(shí)，相對(duì)論學(xué)者也取得一個(gè)共識(shí)，任何東西若是落入時(shí)空中的奇點(diǎn)，最終必須通過一種時(shí)空扭曲的捷徑逃脫，并在另一時(shí)空(但它們的維度與前一時(shí)空不同)中作為一個(gè)膨脹著的奇點(diǎn)而涌出。從數(shù)學(xué)上看，這“新”的時(shí)空也是四維(三維空間和一維時(shí)間)的，跟現(xiàn)在的時(shí)空很相似，但與現(xiàn)在的時(shí)空維度呈直角。在這種情況中，每個(gè)奇點(diǎn)都有自己的一組時(shí)空維度，并在某種“超”時(shí)空框架中形成一個(gè)泡沫宇宙。因此，在“超”空間中能同時(shí)長出許多泡沫來，它們彼此通過“咽喉”(即蟲洞或隧道)系統(tǒng)而相互連接。每個(gè)新泡沫都能成長為一個(gè)新的宇宙。就這樣，它們膨脹——塌縮——膨脹，永恒而無限。

霍金等人認(rèn)為，黑洞并非是塌縮物質(zhì)的終點(diǎn)站，而是物質(zhì)進(jìn)入一條不知通向何處的單向通道。這意味著黑洞是新宇宙的種子。我們這個(gè)宇宙，很可能就是從別的宇宙中的一個(gè)黑洞中誕生出來的。更重要的，這個(gè)理論最終表明，宇宙似乎十分有效地制造恒星并最后變成黑洞，這也意味著，它同樣有效地制造出更多的宇宙。因此只要有一個(gè)宇宙存在，勢(shì)必就有許多甚至無限多個(gè)宇宙的存在。我們這個(gè)宇宙勢(shì)必是巨大宇宙陣列中的一個(gè)成員，宇宙成員通過時(shí)空隧道而與陣列相連接。這類似于新生宇宙，通過宇宙臍帶(隧道)而與母體宇宙相連接。

按斯摩林的思想，每次一個(gè)黑洞塌縮成奇點(diǎn)而產(chǎn)生出一個(gè)具有新時(shí)空維度的嬰兒宇宙時(shí)，與此同時(shí)出現(xiàn)的物理定律與母宇宙的略有不同。例如，嬰兒宇宙的引力，可能比母體略強(qiáng)(弱)一些。他認(rèn)為，這一宇宙“傳代”過程所產(chǎn)生的物理定律的變化，好像生命體在繁衍后代中的突變現(xiàn)象。每個(gè)嬰兒宇宙并非是母體的復(fù)制品，而是一個(gè)略有不同的變形。這些嬰兒宇宙，有的可能喪失了長大到大于普朗克長度的能力，而夭折在量子王國之內(nèi)，有的則長大成宇宙。它們?yōu)槭裁从羞@種差別?按斯摩林的看法，那是由于物理定律在運(yùn)行中的隨遇性變化(突變)所引起的，這種變化使得在普朗克長度內(nèi)的原始宇宙，或暴脹強(qiáng)烈或微弱，從而導(dǎo)致截然不同的結(jié)局。

每一代所產(chǎn)生的宇宙數(shù)目，大體上正比于母體宇宙的容積。但是在這一宇宙繁衍過程中，最主要的是，那些復(fù)制最成功的宇宙，能留下許多后代，在經(jīng)過許多代以后而統(tǒng)治了整個(gè)宇宙體系。故而，當(dāng)所有的宇宙還在母腹(黑洞)中時(shí)，就盡可能地爭取成功，這就是說，黑洞的物理參數(shù)就有利于恒星和黑洞的形成。我們的宇宙正和這樣的描述相符合。

這種理論解釋了其他理論所碰到的困惑，即為何我們生活著的宇宙，會(huì)形成在一種頗不平常的條件上。正如同你不能期望化學(xué)物質(zhì)的隨遇性集聚會(huì)突然形成人類，同樣的我們不能期望，從奇點(diǎn)中產(chǎn)生出的物理定律的隨遇性組合，會(huì)產(chǎn)生出像我們生活著的宇宙。

生命體的一個(gè)根本特性是遺傳性，例如，人們將自己的特性能較少變化地傳給下一代。斯摩林認(rèn)為，宇宙將它們的特性很少改變地傳遞給它們的子孫。在這個(gè)演化途中，成功的宇宙是一些留下許多子孫的宇宙，如果在傳代過程中，隨遇性突變的機(jī)會(huì)很小，那么宇宙越大，它成為勝利者的機(jī)會(huì)也越大。

雖然斯摩林的思想并未受到科學(xué)界的重視，但著名物理學(xué)家戴維斯說：“我不同意斯摩林理論的全部細(xì)節(jié)，但是，這是值得歡迎的觀察老問題(為何宇宙如此地適合于我們生活)的一個(gè)新方法?！?/p>