人人都能懂的宇宙起源

王爽

一部聲勢浩大的學(xué)術(shù)界戰(zhàn)爭大片

2017年5月，33名全球頂尖物理學(xué)家發(fā)表了聯(lián)合署名的公開信。這封公開信的作者陣容豪華至極，不是諾貝爾獎得主，就是各國科學(xué)院的大牌院士。其中名氣最大的包括：斯蒂芬·霍金，《時間簡史》作者；斯蒂文·溫伯格，諾貝爾物理學(xué)獎得主；弗朗克·韋爾切克，諾貝爾物理學(xué)獎得主；喬治·斯穆特，諾貝爾物理學(xué)獎得主；愛德華·威頓，普林斯頓高等研究院教授；胡安·馬爾達西那，普林斯頓高等研究院教授；馬丁·里斯，英國皇家學(xué)會前會長。不過我要告訴你一件特別好玩的事：上面這些物理學(xué)界大腕中沒有一人因研究宇宙起源而出名。沒錯，他們?nèi)际潜焕瓉沓溟T面的吃瓜群眾。

這封聯(lián)名信的作者中，真正研究宇宙起源的大佬有三人，分別是：艾倫·古斯，麻省理工學(xué)院教授，暴脹概念的提出者；安德烈·林德，斯坦福大學(xué)教授，慢滾暴脹概念的提出者；阿列克謝·斯塔羅賓斯基，朗道理論物理研究所教授，第一個暴脹模型的提出者。這三大巨頭花了這么大力氣，找了這么多大牌科學(xué)家站臺，真正的目的只有一個，那就是為暴脹學(xué)派清理門戶。

你可能會覺得有些好笑了：不就是一次學(xué)術(shù)爭論嘛，犯得著這么大動干戈嗎？但事實上，這群學(xué)術(shù)界名流的反應(yīng)再正常不過了。因為他們的對手已經(jīng)向整個暴脹學(xué)派全面宣戰(zhàn)了。2017年2月，《科學(xué)美國人》刊登的文章《宇宙大爆炸不曾發(fā)生》反駁了目前的主流學(xué)術(shù)觀點——宇宙在極早期經(jīng)歷了一段被稱為暴脹的極速膨脹時期。該文作者倡導(dǎo)了另一個觀點：我們的宇宙并非創(chuàng)生于暴脹學(xué)說中的大爆炸奇點，而是從一場“火劫”中開啟的。根據(jù)這一觀點，宇宙在大爆炸之

前經(jīng)歷了一段收縮過程，在收縮到一定程度時發(fā)生反彈，從而形成我們今天看到的宇宙。該文作者還認為“暴脹宇宙學(xué)不能用科學(xué)方法來評估”，并聲稱一些接受暴脹學(xué)說的科學(xué)家提議“拋棄科學(xué)的標志性特點——可檢驗性”，而這個主張將“促使某些非實（經(jīng)）驗主義科學(xué)的理論抬頭”?？梢哉f，這篇文章不僅要擋住暴脹學(xué)派這三位大佬通往諾貝爾獎的道路，甚至要砸爛整個暴脹學(xué)派所有人的飯碗！

顯而易見，能挑起這場大戰(zhàn)的人，自然也不是等閑之輩。此人就是保羅·斯泰恩哈特，普林斯頓大學(xué)教授，以前也是暴脹學(xué)派的領(lǐng)袖之一，現(xiàn)在則是暴脹學(xué)派的頭號叛徒。

過去近40年，古斯、林德、斯塔羅賓斯基和斯泰恩哈特這四位大佬，在宇宙起源的山頭上展開了一場諾貝爾獎級別的血戰(zhàn)，時至今日依然勝負不明。

接下來，我將作為你的導(dǎo)游，與你開始一場肯定能讓你腦洞大開的宇宙起源之旅。我將為你講解這部學(xué)術(shù)界戰(zhàn)爭大片的臺前幕后，也會順便給你八卦一下這四人之間的恩怨情仇。

暴脹：宇宙創(chuàng)生之初的超級通貨膨脹

暴脹的英文名是Inflation，本意就是我們在日常生活中最熟悉不過的通貨膨脹。通貨膨脹說的是，在一段時期內(nèi)，社會上流通的貨幣總量發(fā)生了明顯的增長；而暴脹說的是，在創(chuàng)生之后遠遠不到1秒的時間里，宇宙的總體積發(fā)生了指數(shù)式的膨脹。

什么是指數(shù)式的膨脹呢？我來舉個例子。傳說印度有一位國王，特別喜歡他的一個大臣發(fā)明的國際象棋，打算好好獎勵這個大臣一番。大臣就跪在國王面前說：“陛下，我就想要一些麥子。請您在國際象棋棋盤的第一個格子里擺一粒麥子，在第二個格子里擺兩粒，在第三個格子里擺四粒……依此類推，每一個格子里的麥子數(shù)目都是前一個格子的2倍。您只要用麥子擺滿所有64個格子，再把它們都賞賜給我就好了?！?/p>

印度國王一開始還挺高興，心想要麥子還不簡單，我的糧倉里多得是。但他很快就高興不起來了，因為他驚愕地發(fā)現(xiàn)，就算把全印度所有糧倉里的麥子都拿來，也無法填滿這個大臣的棋盤。

這個大臣的胃口有多大呢？他總共想要1844億億粒麥子，這些麥子的總質(zhì)量能達到368萬億噸，相當于目前全球小麥總產(chǎn)量的52萬多倍。換句話說，即使這個印度國王能控制今天地球上所有的小麥產(chǎn)地，他也要花超過52萬年，才能把他欠這個大臣的債全部還清。當然，更好的選擇是根本不還債，直接砍掉那個貪心大臣的腦袋。

有了這個例子做鋪墊，現(xiàn)在就能講講暴脹時期宇宙總體積的指數(shù)式膨脹了。為了獲取368萬億噸麥子的獎勵，貪心大臣用了一個64格的棋盤。而要想膨脹出一個與目前天文觀測吻合的宇宙，暴脹理論需要用一個多少格的棋盤呢？答案是至少200格。換句話說，暴脹理論認為在創(chuàng)生后遠遠不到1秒的時間里，宇宙的總體積一下就膨脹了16000億億億億億億億倍。這恐怕是一個你在現(xiàn)實生活中永遠也不會聽到的數(shù)字，16000后有7個億！這是什么概念呢？大概相當于一座兩層高的小樓，一眨眼間就變得和整個銀河系一樣大！在經(jīng)過了這么瘋狂的膨脹之后，宇宙將會達到宏觀的尺度，大概和一個棒球一樣大。在此之后，大爆炸才正式啟動，從而讓宇宙逐漸變成我們今天看到的樣子。

說到今天看到的宇宙，不妨再多說幾句。你要是看過一些關(guān)于宇宙學(xué)的科普書，應(yīng)該會注意到這樣一個奇怪的說法：“我們的宇宙沒有任何中心?！焙芏嗳硕疾焕斫膺@是怎么一回事，“一個三維的宇宙，怎么可能會沒有中心”？好，讓我來解釋一下。想象一個正在膨脹的三維氣球，它有一個同樣處于膨脹狀態(tài)的球面，這個球面就是二維的。假設(shè)有一些智能生物就居住在這個二維球面上，那他們會怎么認識自己的世界？如果這些二維生物的科技水平足夠發(fā)達，他們就能觀測到自己的宇宙正在膨脹，而且沒有中心。當然，對我們這些生活在三維世界的智能生物而言，這是件一目了然的事。不過，一回到真實的三維世界，宇宙沒有中心就變得沒那么直觀了，但它的本質(zhì)其實一點都沒變。你可以想象一個正在膨脹的四維氣球，它有一個同樣處于膨脹狀態(tài)的三維球面，而我們的宇宙就附著在這個三維球面上。很明顯，這樣的宇宙自然不會有任何中心。

我來做個總結(jié)。暴脹就是在宇宙創(chuàng)生之初發(fā)生的一場超級“通貨膨脹”，它讓宇宙在誕生后遠遠不到1秒的時間里發(fā)生了極為劇烈的指數(shù)式膨脹，其劇烈程度大概相當于讓一座兩層高的小樓在轉(zhuǎn)瞬之間就變得和整個銀河系一樣大！而暴脹結(jié)束以后，宇宙將會變得和一個棒球一樣大；在此之后，大爆炸才正式啟動，從而讓宇宙逐漸演變成我們今天看到的樣子。今天，暴脹理論已經(jīng)超越了大爆炸理論，成為解釋宇宙如何起源的最主流的學(xué)說。

不過你可能會有點摸不著頭腦：“大爆炸就已經(jīng)夠虛無縹緲了，干嗎還要在它之前加上一段莫名其妙的暴脹呢？”這得從20世紀70年代末的一段往事說起。

1977年，美國康奈爾大學(xué)物理系來了一位混得不太好的粒子物理學(xué)家。他沒出過什么有名的成果，再加上運氣很背、趕上了美國戰(zhàn)后的嬰兒潮，所以一直沒能在一所研究型大學(xué)里找到助理教授的職位。無奈之下，他只好跑到康奈爾大學(xué)做他的第三期博士后。這個不得志的博士后就是暴脹學(xué)派的創(chuàng)始人艾倫·古斯。

在康奈爾大學(xué)，古斯遇到了一個同病相憐的第三期博士后。他是一個華人，名叫戴自海。

戴自海以前也研究粒子物理，后來轉(zhuǎn)行做了宇宙學(xué)。他游說古斯，說粒子物理中最重要的題目已經(jīng)被別人做得差不多了，不如和他一起做宇宙學(xué)。結(jié)果古斯完全沒搭理他。戴自海也不氣餒，還是隔三岔五就來游說古斯，這一游說就是2年。

直到1979年，事情才有了轉(zhuǎn)機。那年年初，著名粒子物理學(xué)家斯蒂文·溫伯格到訪康奈爾大學(xué)，并做了兩場關(guān)于如何將粒子物理理論應(yīng)用于宇宙學(xué)的演講。溫伯格是諾貝爾物理學(xué)獎得主，同時也是美國粒子物理學(xué)界的領(lǐng)袖。古斯一看連大名鼎鼎的溫伯格都這么關(guān)心宇宙學(xué)，再加上戴自海隔三岔五的游說，這才決定放棄粒子物理，與戴自海一起轉(zhuǎn)戰(zhàn)宇宙學(xué)。

古斯和戴自海一開始研究的是一個與宇宙起源八竿子也打不著的課題，叫磁單極子問題。聽起來很復(fù)雜，是吧？其實特別簡單。你平時肯定見過磁鐵，對吧？所有的磁鐵都有一個共同的特征——一定同時具有南北兩極。即使把一塊磁鐵從中間一切兩半，新得到的兩塊磁鐵也會自動地重新產(chǎn)生南極和北極。那可不可能存在一種只有南極或者只有北極的磁鐵呢？理論上是可能的。像這種只有南極或北極的磁鐵，就是磁單極子。

按照當時粒子物理最流行的大統(tǒng)一理論，磁單極子在宇宙中應(yīng)該是無處不在的，那為什么在真實世界中卻連一個也找不到呢？這就是物理學(xué)界赫赫有名的磁單極子問題，同時也是古斯和戴自海決心挑戰(zhàn)的課題。他們的研究表明，解決問題的關(guān)鍵是一個被稱為“假真空”的概念。這個概念說簡單也簡單，說復(fù)雜也復(fù)雜，聽我給你慢慢講。

我先從你更熟悉的真空談起。很多人認為，真空就是一片什么東西都沒有的空間區(qū)域。這種看法是錯的，真空其實是有能量的。這有點不好理解，不過它的確是一個事實，而且是一個已經(jīng)被科學(xué)實驗反復(fù)驗證過的事實。它的深層原因涉及量子場論，比較復(fù)雜，我就不在這里講了。你只要知道真空有能量這個事實就足夠了。

一旦知道真空也有能量，假真空就不難理解了。想象一座綿延起伏的大山，高的地方是山峰，矮的地方是山谷?，F(xiàn)在問題來了：如果在這座山上放一個小球，它在哪里可以靜止不動呢？答案顯而易見，當然是在山谷?，F(xiàn)在把山的海拔高低當作空間本身的能量大小。那么，凡是能讓小球靜止不動的山谷，全都處于真空的狀態(tài)。換句話說，真空就是一個能讓置身其中的物體穩(wěn)定存在的時空區(qū)域。很容易想象，即使是真空也會有差異，就像是不同的山谷也會有海拔高低之分。在所有的真空中，有一個能量最小的真空對應(yīng)于海拔最低的那個山谷，被稱為“真真空”；其他

能量較大的真空對應(yīng)于海拔較高的那些山谷，則被稱為“假真空”。換言之，假真空就是能量較高的真空。

戴自海率先意識到了一個最關(guān)鍵的問題：如果宇宙在誕生之初就處于一個假真空的環(huán)境里，它將如何演化？但就在取得重大突破的前夕，戴自海卻跑回中國參加了一個為期一個半月的學(xué)術(shù)會議——這是中國科學(xué)史上時機最差的學(xué)術(shù)會議，沒有之一。

要知道，那是一個沒有電子郵件的年代。戴自海一回中國，與古斯的聯(lián)系便完全中斷；等他重新回到康奈爾大學(xué)的時候，古斯已經(jīng)離開康奈爾大學(xué)去了斯坦福大學(xué)，兩人的合作也就此終止。

而正是在分開后的這段時期，古斯做出了宇宙學(xué)歷史上最重大的突破之一。他發(fā)現(xiàn)，如果宇宙誕生在一個高能量的假真空環(huán)境里，它就會被假真空的能量推動，從而向外膨脹。這有點像是烤箱里的面團，會由于受到烤箱的熱量而膨脹成面包。更關(guān)鍵的是，古斯發(fā)現(xiàn)在這種情況下，宇宙的膨脹一定是指數(shù)式的膨脹。沒錯，這正是前面說過的暴脹。

有了暴脹，磁單極子問題就變得很簡單了。我打個比方。將一把花瓣撒到一盆水中，你肯定能很輕易地從這盆水中把這些花瓣都找出來，對吧？好，我現(xiàn)在把這盆水變得和太平洋一樣大，你還能在太平洋里把這些花瓣都找出來嗎？顯然就做不到了吧！找不到磁單極子也是同樣的道理。

1981年，艾倫·古斯發(fā)表了一篇劃時代的論文。這篇論文正式提出了暴脹的概念，從而讓古斯在學(xué)術(shù)界一夜爆得大名。但耐人尋味的是，在這篇論文中古斯對他最早研究的磁單極子問題只是簡短地一帶而過。古斯對此的解釋是，磁單極子僅僅是大統(tǒng)一理論的一個預(yù)言；大統(tǒng)一理論本身就不見得對，磁單極子問題自然就不值得認真討論了。這個解釋本身當然無可厚非。但由于沒怎么討論磁單極子，戴自海就沒能成為這篇論文的作者。

如果戴自海當初沒有回中國開會，或者當年能像現(xiàn)在這樣方便地通過電子郵件或微信來交流，或許歷史就會是另一個寫法了。

一夜成名的古斯很快就結(jié)束了顛沛流離的博士后生涯，成了麻省理工學(xué)院的一名教授。在麻省理工學(xué)院，他很快又因生活邋遢而再度出名。有一年，《波士頓環(huán)球報》組織評選最臟亂差的名人辦公室，結(jié)果古斯的辦公室以壓倒性的優(yōu)勢獲勝。此外，古斯還喜歡在聽學(xué)術(shù)報告的時候睡覺。他往往會在報告結(jié)束眾人鼓掌的時候醒來，然后時不時地向演講者問幾個問題。

現(xiàn)在你知道，最早引入暴脹的動機，其實就是為了解決磁單極子問題。可能你會奇怪了，這聽起來也沒多復(fù)雜啊，僅僅解決這么一個問題，就能讓古斯名動天下？當然不是。除了磁單極子問題以外，暴脹還能解決另外兩個更棘手的宇宙學(xué)難題。

一把能同時砸扁三枚釘子的錘子

前面說過，暴脹除了能輕松解決磁單極子問題以外，還能同時解決另外兩個更加棘手的宇宙學(xué)難題。這兩個宇宙學(xué)難題就是所謂的平坦性問題和視界問題。聽起來有點不知所云？沒關(guān)系。下面，我就講講它們到底是什么。

平坦性問題是問：宇宙為什么會如此平坦，以至于我們完全察覺不到空間本身的彎曲？這個問題比較抽象，我來詳細地解釋一下。我們?nèi)粘Ｉ钪袑ζ教购蛷澢母拍钇鋵嵍季窒拊诙S。比如說，桌子表面是平坦的，皮球表面是彎曲的，而兩者都是二維的。由于我們是從三維世界看二維，所以可以很直觀地判斷這些二維物體到底是平坦還是彎曲。假設(shè)現(xiàn)在有一只就生活在二維空間的小螞蟻，它該如何判斷自己所處的二維空間到底是平坦還是彎曲呢？有一個簡單的辦法，它可以在自己的空間內(nèi)畫一個三角形，然后測量此三角形的三個內(nèi)角之和。如果內(nèi)角之和等于180°，它的空間就是平坦的；如果內(nèi)角之和大于180°，它的空間就被彎成了一個球的形狀；而如果內(nèi)角之和小于180°，它的空間就被彎成了一個馬鞍的形狀。

好了，現(xiàn)在回到我們生活的三維空間?，F(xiàn)在的問題是，我們的三維空間到底是平坦的還是彎曲的？由于不能從四維世界看三維，這個問題對我們這些三維生物來說就不是那么直觀了。但它的本質(zhì)完全沒變，依然可以用畫三角形的辦法來判斷。其實啊，還真有人這么干過，那就是被稱為“數(shù)學(xué)王子”的著名數(shù)學(xué)家高斯。高斯是世界上最早懷疑我們生活的三維空間可能并不平坦的人之一，為此他還專門跑到德國的深山里畫過三角形。不過這事高斯是偷偷摸摸干的，因為他怕別人發(fā)現(xiàn)以后，會嘲笑他是神經(jīng)病。

言歸正傳。現(xiàn)在你已經(jīng)知道，從理論上講，宇宙既可以是平坦的，也可以是彎曲的。由于平坦的狀態(tài)只有一種，而彎曲的狀態(tài)有無數(shù)種，從概率的角度來說應(yīng)該是處于彎曲狀態(tài)的可能性要大得多。但實際的天文觀測表明，我們的宇宙是平坦的。這就很奇怪了。為什么宇宙會恰恰處于那種可能性最小的平坦狀態(tài)呢？這就是所謂的平坦性問題。

現(xiàn)在讓我們來看看第二個問題，也就是所謂的視界問題。視界問題是問，為什么宇宙會這么均勻，以至于到處看起來都一樣？這聽起來也很玄奧，讓人摸不著頭腦，對吧？我給你打個比方。有一群考生在同一間教室里參加了一場時間為兩小時的考試。后來老師在批卷子的時候，發(fā)現(xiàn)所有人的答卷竟然完全相同，甚至連錯誤都一模一樣。這該怎么解釋呢？很明顯，唯一的可能就是這些考生互相對了答案；或者說，他們彼此之間交流了信息。

好，現(xiàn)在有兩群考生，其中一群人待在地球，而另一群人待在離地球4.3光年之遙的比鄰星，他們在同一時間參加了一場時間為兩小時的考試。你猜結(jié)果如何？所有人的答卷竟然還是一模一樣！這就很詭異了。答卷一模一樣說明他們之間肯定交流了信息。但這兩群考生相距4.3光年之遙，即使用速度最快的光也要花整整4.3年才能把答案給傳過去。那他們是用什么辦法，在短短兩小時內(nèi)就完成了信息的交流？

這個問題可以推廣到整個宇宙。目前的天文觀測表明，在足夠大的尺度上，宇宙中的物質(zhì)分布地特別均勻，以至于到處看起來都一模一樣，這說明過去一定發(fā)生過信息的交流。但整個宇宙又這么大，即使是速度最快的光也不可能跑得完，那它們?nèi)绾瓮瓿闪诵畔⒌慕涣?？換句話說，宇宙如何完成超光速的信息交流？這就是所謂的視界問題。

你看，無論是平坦性問題還是視界問題，都很讓人費解吧？不過有了暴脹理論，這兩大難題全都迎刃而解。先說平坦性問題吧。為什么宇宙會如此平坦？因為無論它在創(chuàng)生之初是什么形狀，暴脹都能把它給弄平。舉例來說，如果我給你一顆小玻璃球，你可以很快判斷出它并不平坦。好，現(xiàn)在我把這顆玻璃球變得和地球一樣大，你還能很快判斷出它并不平坦嗎？事實上，我們每天生活在地球上，根本察覺不到地球其實是球形的。這意味著，半徑越大的圓球，它的彎曲程度就越小。暴脹迅速放大了整個宇宙的尺寸，從而把宇宙創(chuàng)生之初的空間彎曲給抹平了。

視界問題也變得很簡單了。我們已經(jīng)說過，暴脹的效果是把一座兩層高的小樓，在轉(zhuǎn)瞬之間就變得和整個銀河系一樣大。所以前面提到的那兩群考生其實原本就待在同一間教室。后來暴脹使空間本身發(fā)生了極速的膨脹，從而讓這兩群考生一下就相距了4.3光年。但其實在一開始，他們就已經(jīng)完成了信息的交流。

暴脹理論取得了巨大的成功。但很快有人發(fā)現(xiàn)，古斯的暴脹理論其實存在著一個致命的缺陷。不過在講古斯理論的缺陷以前，我要先講一個特別有趣的故事，它牽涉到科學(xué)界最大的“網(wǎng)紅”霍金。

前段時間，霍金在中文網(wǎng)絡(luò)世界里又刷了一回屏。有新聞報道稱，霍金發(fā)出最新警告，說人類不能隨便去月球背面，因為那里已經(jīng)被外星人給占了。就在廣大網(wǎng)友紛紛嘲笑霍金老糊涂之際，這個消息被證明是條假新聞，霍金也實實在在地當了一回背鍋俠。不過你也不用為霍金鳴不平，這已經(jīng)不是他第一次背鍋了。最嚴重的那次，他甚至還差點被人告上法院。下面我就給你講講這是怎么回事。

1981年，霍金跑到莫斯科參加一個關(guān)于宇宙起源的國際會議。毫無疑問，古斯的暴脹理論成了這次會議最大的熱點。與會期間，霍金遇到了一個對此有獨到見解的蘇聯(lián)物理學(xué)家，他就是暴脹學(xué)派的二號人物安德烈·林德。

林德當時是列別捷夫物理研究所的一名職位不高的研究人員。不久前，他敏銳地發(fā)現(xiàn)古斯理論中存在著一個致命的缺陷。不僅如此，他還想出了一個非常巧妙的解決辦法，也就是所謂的慢滾暴脹。為了保持連貫，我們還是接著講故事，以后再來解釋什么是慢滾暴脹。

對正常人而言，要是能做出這么重大的成果，肯定會守口如瓶，然后以最快的速度把它寫成論文發(fā)表。但林德這個人比較愛慕虛榮，完全抗拒不了在大名鼎鼎的霍金面前吹噓自己的誘惑。所以，他就把自己的研究成果向霍金和盤托出，也確實讓霍金對他刮目相看。

離開蘇聯(lián)以后，霍金又跑到美國去訪問，其中一站是賓夕法尼亞大學(xué)。按照霍金的說法，他在賓夕法尼亞大學(xué)做了一場演講，其中提到了林德慢滾暴脹的思想。當時在場的聽眾中有一位賓夕法尼亞大學(xué)的助理教授，他就是我們故事的另一個主角保羅·斯泰恩哈特。

此后不久，保羅·斯泰恩哈特和他的學(xué)生安德里亞斯·亞布勒希特一起發(fā)表了一篇論文；他們提出了一種與林德不同的物理機制，也能實現(xiàn)慢滾暴脹。由于這篇論文和林德論文的正式發(fā)表時間僅相差兩個月，人們普遍把這三人視為慢滾暴脹的共同提出者。

盡管沒對暴脹理論做出什么實質(zhì)性的貢獻，特別愛刷存在感的霍金還是把他的這兩次訪問經(jīng)歷寫進了他的超級暢銷書《時間簡史》。讓霍金萬萬沒想到的是，這竟然給他招來了大麻煩。

林德是一個有名的狠角色。斯泰恩哈特和亞布勒希特的論文讓他勃然大怒。他憤怒地指責那兩個人剽竊了自己“慢滾暴脹”的思想，從而盜取了本該只屬于他一個人的榮光?；艚鹪凇稌r間簡史》里說他曾在賓夕法尼亞大學(xué)講過林德的思想，這正好為林德攻擊那兩人提供了口實。

不過，斯泰恩哈特也絕不是軟柿子。他公開了霍金當年在賓夕法尼亞大學(xué)演講的錄像，以此證明霍金沒在賓夕法尼亞大學(xué)講過林德的思想。不止如此，他還直接威脅霍金，要么把這些不實言論從《時間簡史》里刪除，要么就等著上法院?；艚鹇暦Q自己曾與斯泰恩哈特私下會面并且交流了林德的思想，但苦于拿不出證據(jù)，最后還是不得不服軟，把自己去賓夕法尼亞大學(xué)訪問的經(jīng)歷從第二版的《時間簡史》里刪掉了。

你可能會好奇了：讓他們爭得面紅耳赤的“慢滾暴脹”到底是什么東西？下面，我就給你講講古斯理論有什么缺陷，以及為何林德等人提出的慢滾暴脹能解決它。

慢滾暴脹：從山頂平臺上慢慢滾下來的皮球

前面講過，在創(chuàng)生之初，宇宙會處于一個高能量的假真空環(huán)境，所以會被假真空的能量推動而做指數(shù)式膨脹，也就是暴脹。但宇宙要從暴脹狀態(tài)順利地演化到我們今天看到的樣子，卻不是一件容易的事，它必須要同時滿足兩個條件。

第一個條件是，它要能及時地從假真空的環(huán)境逃到真真空的環(huán)境，從而讓暴脹結(jié)束。我來做個類比。你可以把假真空當成是給宇宙吃的興奮劑。一個運動員要是偶爾吃一點興奮劑，能夠大幅度地提高運動成績；但他要是每天都把興奮劑當飯吃，肯定就活不久了。類似地，宇宙要是在假真空環(huán)境下待一段時間，就能靠暴脹過程解決一系列的宇宙學(xué)難題；但要是在假真空環(huán)境下待得太久，肯定會被暴脹扯得七零八落。

第二個條件是，它要能在逃離假真空環(huán)境的過程中獲得能量，從而為宇宙大爆炸點火。這是因為暴脹本身只是一個起點，之后還必須發(fā)生一次大爆炸，才能讓宇宙逐漸變成今天的樣子。很明顯，要想引發(fā)大爆炸就需要大量的能量。換句話說，要是不能在逃離假真空的過程中獲得能量，宇宙大爆炸就不會有發(fā)生的可能。

知道了這兩個條件，現(xiàn)在可以談?wù)劰潘估碚摰娜毕萘?。按照古斯的理論，假真空是一個比真真空海拔更高的山谷?，F(xiàn)在把剛剛創(chuàng)生的宇宙當成是一個皮球，它就誕生在這樣一個假真空的山谷中。由于山谷的周圍都是比它更高的山坡，皮球很難從這個山谷中跑出去。那怎么辦呢？古斯發(fā)現(xiàn)，它可以通過“量子遂穿”的方式逃離。不少書上都把量子隧穿解釋成由于量子力學(xué)效應(yīng)而

開啟的一條穿山隧道。這聽起來還是很抽象。那好，我再做一個類比。你應(yīng)該看過著名魔幻小說《哈利·波特》，對吧？在那個引人入勝的魔法世界里，有很多神奇的咒語，其中一個叫“幻影移形”。只要一揮魔杖并念出這個咒語，你就能立刻從原先待的地方消失，然后憑空出現(xiàn)在另一個地方。量子遂穿也能達到類似的效果。這樣，原本誕生在假真空山谷中的皮球，在發(fā)生了量子遂穿以后，就能直接幻影移形到真真空山谷了。

但問題在于，宇宙要是通過量子隧穿的方式逃離假真空，就無法獲得任何能量了。還是讓我做一個類比。在現(xiàn)實中，一個皮球要是從山頂上滾下來，速度就會越來越快，并在到達山腳時達到最大的速度。用中學(xué)物理的話來說，這是由于皮球在山頂?shù)闹亓菽苻D(zhuǎn)化為了它在山腳下的動能。或者更簡單地說，皮球在正常滾下山的過程中獲得了能量。但如果皮球用幻影移形的咒語下山，情況就大為不同了。很明顯，這樣一來皮球的運動狀態(tài)就不會發(fā)生改變，下山前靜止，下山后還是靜止。換句話說，皮球用量子遂穿的方式下山，就無法再獲得能量。

前面說過，這個皮球就是剛剛誕生的宇宙。所以你很容易想到，宇宙要是通過量子遂穿的方式從假真空狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲婵諣顟B(tài)，同樣無法獲得任何能量，從而沒法為大爆炸點火。換句話說，按古斯的理論，宇宙大爆炸根本就不可能發(fā)生。這就是古斯理論的致命缺陷。盡管古斯本人也意識到了這個問題，并且想了些辦法進行補救，但全都以失敗告終。

就在這時，林德等人站了出來，提出了一個特別簡單的辦法來解決大爆炸點不著火的問題：既然宇宙從假真空的山上量子遂穿下來無法獲得能量，那讓它正常滾下來不就好了嘛！

聽起來有點云里霧里，對吧？讓我來詳細地解釋一下。前面說過，真空是一個能讓置身其中的物體穩(wěn)定存在的時空區(qū)域，而假真空則是能量較高的真空。在古斯的理論中，假真空是一個比真真空海拔更高的山谷；由于山谷周圍都是比它更高的山坡，落在山谷里的皮球必須靠量子遂穿才能逃出去，所以就無法獲得能量。而在林德等人的新理論中，假真空是一個位于山頂?shù)钠脚_。很明顯，皮球在山頂平臺上也能保持靜止，所以這個平臺同樣符合真空的定義。由于平臺邊緣是比它更低的山坡，皮球就可以從假真空平臺上正常地滾下來，而不需要再依靠什么量子遂穿。換句話說，如果宇宙在誕生之初就位于一個高能量的假真空平臺上，那它就能從平臺邊緣正常地滾落到真真空的山谷，從而自然而然地獲得為大爆炸點火的能量。讓宇宙從假真空平臺上慢慢滾下來的暴脹，就是所謂的慢滾暴脹。

暴脹與大爆炸的關(guān)系很容易讓人混淆，所以我再解釋得細一點。

在宇宙創(chuàng)生之初，涉及兩種不同性質(zhì)的能量：①宇宙若待在假真空環(huán)境中，假真空本身會提供能量；這種假真空自身的能量就像是烤箱里的熱量，能推動整個宇宙暴脹；②宇宙最后會離開假真空，進入真真空，而兩者之間存在一個能量差。如果宇宙從假真空平臺上正常地滾下來，這個能量差就會轉(zhuǎn)化為宇宙皮球的“動能”，從而為大爆炸點火。

再做一個類比吧。想象一座山頂呈平臺狀的活火山。山頂有巖漿滾滾而出，巖漿的能量就相當于假真空自身的能量。而山頂與山底之間存在一定的高度差，這個高度差就相當于假真空與真真空之間的能量差。

所以說，宇宙待在假真空山頂時，才會發(fā)生暴脹；宇宙從假真空山頂上滾下來的過程，叫再加熱；而宇宙掉進真真空山谷之后，才會發(fā)生大爆炸。

也就是說，宇宙要想從暴脹階段演化到我們今天看到的樣子，必須同時滿足兩個條件：第一，能及時從假真空環(huán)境逃到真真空環(huán)境，從而讓暴脹順利結(jié)束；第二，能在逃離過程中獲得能量，從而為宇宙大爆炸點火。在古斯的舊理論中，宇宙誕生在一個四周都比它高的假真空山谷，因而不得不靠幻影移形般的量子遂穿來逃離；但這樣一來宇宙就無法獲得任何能量，從而無法為大爆炸點火。這就是古斯理論的致命缺陷。而在林德等人的新理論中，宇宙誕生在一個山頂上的假真空平臺，因而可以從平臺邊緣正常地滾落到真真空的山谷，從而獲得為大爆炸點火的能量。讓

宇宙從假真空平臺上慢慢滾下來的暴脹，就是慢滾暴脹。慢滾暴脹的提出補齊了暴脹理論的最后一塊短板，從而讓暴脹理論成為宇宙起源山脈上新的珠穆朗瑪峰。

但詭異的是，早在古斯提出暴脹概念之前兩年，就已經(jīng)有人提出了世界上第一個暴脹模型。換句話說，世界上第一個進入暴脹寶藏堆的并不是古斯，而是另有其人。

傳說有一座極端錯綜復(fù)雜的地下迷宮，只要能走通它就可以找到堆滿金銀的地下寶藏。一個叫艾倫·古斯的探險家，在經(jīng)歷了千辛萬苦后終于走通了迷宮，并且發(fā)現(xiàn)了藏在地下洞穴中的巨大寶藏。聽到風聲的各路探險家紛紛趕來，涌進了這個有寶藏的洞穴。當眾人的火把照亮整個洞穴時，卻驚愕地發(fā)現(xiàn)有人比古斯更早就來過這里。那個人并沒有穿越地下迷宮，而是從地面上的

一個山洞里意外掉進來的；更詭異的是，由于沒帶火把一團漆黑，他根本不知道自己發(fā)現(xiàn)了一個巨大的寶藏，只是摸黑拿了點紀念品就走了。此人就是后來成為暴脹學(xué)派三號人物的阿列克謝·斯塔羅賓斯基。

之所以說斯塔羅賓斯基沒有穿越地下迷宮，是因為他一開始根本就沒有研究宇宙學(xué)，他真正研究的是引力理論。

科學(xué)家是一個比較特殊的職業(yè)，他的競爭對手并非僅限于和他處于同一時代的人。如果把科研比作登山，要想真正名動天下，你就必須比所有的前輩都爬得更高。從這個意義上講，引力理論無疑是整個學(xué)術(shù)界中最難出人頭地的行當。因為要想在這一行千古留名，你就必須翻越兩座高聳入云的大山，其中一座叫牛頓，另一座叫愛因斯坦。

當然，絕大多數(shù)物理學(xué)家并沒有超越牛頓和愛因斯坦的雄心。比起公然挑戰(zhàn)愛因斯坦的廣義相對論（也就是愛因斯坦的引力理論），大多數(shù)人都選擇為它做一些查漏補缺的工作。這種工作有點像是為Windows系統(tǒng)打補丁的程序員。最大的區(qū)別在于，程序員為Windows系統(tǒng)打的補丁基本上都是有用的，而物理學(xué)家為廣義相對論打的補丁差不多全是沒用的。

斯塔羅賓斯基就是這么一個給廣義相對論打補丁的程序員，同時也是一個非常罕見的、打了有用補丁的技術(shù)大拿。1979年，他對廣義相對論做了一點小小的修改，然后弄出了一個自己的引力模型。

不妨多說一句。你可能分不清科學(xué)理論與科學(xué)模型之間的差異。打個比方，理論就像是一種特定的商品（如智能手機），而模型就像是這種商品之下的某個具體的品牌（如蘋果手機）。所以暴脹認為宇宙創(chuàng)生之初發(fā)生了指數(shù)式膨脹，這是一個理論。而關(guān)于指數(shù)式膨脹的具體細節(jié)，有成百上千種不同的觀點，它們?nèi)际潜┟浤Ｐ汀?/p>

當斯塔羅賓斯基用自己的引力模型去研究早期宇宙的時候，驚愕地發(fā)現(xiàn)在這個模型的框架下，整個宇宙都會發(fā)生指數(shù)式的急劇膨脹。當然，這其實就是暴脹。也就是說，早在古斯提出暴脹概念的兩年前，斯塔羅賓斯基就已經(jīng)提出了世界上第一個暴脹模型。

但問題是，斯塔羅賓斯基當時根本沒意識到宇宙的指數(shù)式膨脹特別有用，能解決一系列宇宙學(xué)難題；相反他覺得這充分說明自己的引力模型存在很大的缺陷，因而不值得再去深入探討。寫完第一篇論文以后，斯塔羅賓斯基就轉(zhuǎn)向了其他課題的研究，而把自己提出的模型扔進了故紙堆。

直到古斯提出暴脹的概念以后，斯塔羅賓斯基的暴脹模型才得以重見天日。人們把它撿回來重新研究。你猜結(jié)果如何？越研究，越能發(fā)現(xiàn)這個模型的神奇。它天生就是慢滾暴脹模型，根本不存在為宇宙大爆炸點火的問題。更夸張的是，在目前數(shù)以百計的慢滾暴脹模型中，斯塔羅賓斯基的暴脹模型竟然是與天文觀測吻合得最好的。換句話說，這個最早提出的暴脹模型其實就是目前最好的暴脹模型。我前面說過，在暴脹結(jié)束以后，宇宙會變得和一個棒球一樣大。這是怎么知道的呢？其實就是用斯塔羅賓斯基的暴脹模型算出來的。

我曾親耳聽過一次斯塔羅賓斯基做的學(xué)術(shù)報告，印象特別深。那是2015年5月，斯塔羅賓斯基到北京參加一次國際學(xué)術(shù)會議。說實話，那次報告堪比車禍現(xiàn)場，斯塔羅賓斯基全程都在自言自語，語速極快，又顛三倒四，根本聽不清他在嘟囔些什么。我開始還以為他身體不適，后來才知道這就是他做報告的正常水準，因為他天生就有嚴重的口吃。不過從某種意義上講，口吃對斯塔羅賓斯基來說也不全是壞事——至少他不用和前面提到的那幾個狠角色爭吵不休了。

誤打誤撞提出了最佳暴脹模型的斯塔羅賓斯基現(xiàn)在已經(jīng)成為暴脹學(xué)派的三號人物。但他之所以能得到這樣的地位，是因為原來的三號人物反了水，此人就是我們已經(jīng)很熟悉的斯泰恩哈特。斯泰恩哈特為什么要背叛暴脹學(xué)派呢？下面，我就給你講一講其中的緣由。

永恒暴脹：能結(jié)出無數(shù)宇宙的“蘋果樹”

早在1982年，學(xué)術(shù)界就已經(jīng)把斯泰恩哈特視為了慢滾暴脹的共同提出者之一。由于對暴脹理論的卓越貢獻，2002年斯泰恩哈特與古斯、林德一道，獲得了在理論物理學(xué)界赫赫有名的狄拉克獎。但特別諷刺的是，當評獎委員會把狄拉克獎授予斯泰恩哈特的時候，根本不知道此人早在一年多前就已經(jīng)背叛了暴脹學(xué)派。更夸張的是，背叛的種子其實早在近20年前就已經(jīng)種下了。

1983年，斯泰恩哈特率先指出了一種相當令人匪夷所思的理論可能性，叫作永恒暴脹。它說的是，暴脹一旦開始，就永遠都不會結(jié)束。隨后，一個叫亞歷山大·維蘭金的物理學(xué)家證明，大多數(shù)的暴脹模型都會導(dǎo)致永恒暴脹。目前，學(xué)術(shù)界對永恒暴脹是否無可避免還存在很大的爭議，但有不少科學(xué)家相信，幾乎所有現(xiàn)實一點的暴脹模型都會導(dǎo)致永恒暴脹。潘多拉魔盒就這么被打開了。

你可能還是不清楚什么是永恒暴脹。為了給你一個直觀的印象，我還是來打一個比方。前面說過，要想制造一次暴脹，關(guān)鍵是要有一個假真空，也就是一個能量比較高的真空。現(xiàn)在把假真空想象成一棵巨大無比的蘋果樹。蘋果樹的養(yǎng)分能使枝頭結(jié)出蘋果，就像假真空的能量能在某個空間區(qū)域制造一個暴脹的宇宙。當蘋果長到足夠大的時候，它就會掉到地上，然后蘋果樹又可以結(jié)出新的蘋果。類似地，當宇宙膨脹到足夠大的時候，它就會掉到真真空的山谷，然后假真空又可以制造新的暴脹宇宙。也就是說，永恒暴脹理論認為，假真空是一棵能不斷結(jié)出宇宙的蘋果樹，而我們的宇宙只是它結(jié)出的眾多“蘋果”中的一個。

要想理解永恒暴脹理論對人類宇宙觀的沖擊，不妨來做一個類比。400多年前，望遠鏡的發(fā)明讓科學(xué)界意識到我們的太陽并不是唯一的恒星。100多年前，標準燭光（一種能當成超大號蠟燭來測量遙遠天體距離的星星）的發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)界意識到我們的銀河系并不是唯一的星系。而在1983年，斯泰恩哈特提出的永恒暴脹理論則讓科學(xué)界意識到就連我們的宇宙也不見得是唯一的宇宙。道理很簡單。永恒暴脹意味著，只要發(fā)生過一次暴脹，就一定會發(fā)生很多很多次暴脹；每次暴脹都能創(chuàng)造出一個宇宙，所以就會產(chǎn)生出很多很多個截然不同的宇宙。這就是所謂的多元宇宙。

你可能會好奇了：如果永恒暴脹能產(chǎn)生很多很多個宇宙，那到底是多少個呢？答案是一個巨大到完全沒法用日常生活經(jīng)驗來描述、只有用科學(xué)計數(shù)法才能表示的數(shù)字。我舉幾個例子。從古至今，地球上大概生活過1000億個人類，這就是10的11次方；銀河系的直徑是10萬光年，大概相當于10萬億億米，這就是10的21次方；在暴脹期間，宇宙的總體積大概膨脹了1萬億億億億億億億倍，這就是10的60次方。有這幾個例子做對比，你就很容易理解下面我要說的是一個多么恐怖的數(shù)字了。按照宇宙學(xué)家最新的估算，永恒暴脹所能產(chǎn)生的宇宙的個數(shù)大概是10的500次方！

時至今日，絕大多數(shù)宇宙學(xué)家都已經(jīng)接受了多元宇宙的概念。特別有趣的是，這個詭異的概念居然在民眾間也頗受歡迎。比如說，美國著名的漫畫公司漫威，就把它旗下諸多超級英雄所處的世界稱為漫威多元宇宙。不過，漫威多元宇宙與真正的多元宇宙之間有一個最本質(zhì)的區(qū)別：漫威的諸多宇宙能彼此相連，從而讓那些漫畫人物可以在不同宇宙之間自由穿梭；而永恒暴脹產(chǎn)生的諸多宇宙相距甚遠，不同宇宙之間完全沒有交流的可能。

當然，并不是所有的宇宙學(xué)家都能夠接受多元宇宙的理念，甚至有人覺得它是一派胡言。最諷刺的是，世界上最最痛恨多元宇宙的科學(xué)家，恰恰就是最早提出永恒暴脹概念的保羅·斯泰恩哈特。不僅如此，他還“恨烏及屋”，最終走上了反對暴脹學(xué)派的道路。

你可能會問：“為什么斯泰恩哈特會如此痛恨多元宇宙？”

2017年2月，宇宙學(xué)界多年來的平靜被一道驚雷打破。斯泰恩哈特與普林斯頓大學(xué)博士后安娜·伊嘉斯及哈佛大學(xué)天文系主任艾維·勞伯一道，在著名科普雜志《科學(xué)美國人》上發(fā)表了一篇攻擊暴脹學(xué)說的重磅文章。這塊大石頭砸下去，頓時在整個宇宙學(xué)界掀起了驚天巨浪。我們一開頭就說過，33名全球聞名的物理學(xué)家隨即聯(lián)手反擊，發(fā)表了一封聯(lián)名公開信來痛斥斯泰恩哈特等人完全是在一派胡言。你可能會覺得這群科學(xué)家的反應(yīng)太夸張了：不就是一次普通的學(xué)術(shù)爭論嘛，犯得著這么大動干戈嗎？但事實上，他們的反應(yīng)已經(jīng)再正常不過了。作為暴脹學(xué)派過去的三號人物以及現(xiàn)在的頭號叛徒，斯泰恩哈特其實是在向整個暴脹學(xué)派全面宣戰(zhàn)。他不僅要擋住暴脹學(xué)派的那三位大佬通往諾貝爾獎的道路，甚至要端掉整個暴脹學(xué)派所有人的飯碗！

在這篇全面宣戰(zhàn)的檄文中，斯泰恩哈特直接攻擊暴脹是一個不可證偽的理論。有點不明白？沒關(guān)系，我舉個例子來解釋一下。你要是看過《哈利·波特》就會知道，里面有一個讓幾乎所有人都怕得要死的大魔頭，叫伏地魔。為什么人們都這么怕他呢？因為他幾乎是不死之身。他曾經(jīng)通過謀殺的方式把自己的靈魂分裂了7次，然后封印在7種不同的事物中。換句話說，伏地魔有7個不同的分身，只要這7個分身不全部死掉，他就永遠不會被殺死。類似地，暴脹理論通過永恒暴脹的方式創(chuàng)造了多達10的500次方個宇宙，而且個個都不相同。你可以把這些宇宙理解成暴脹理論的分身，除非它們?nèi)急惶煳挠^測排除，否則暴脹理論就不會被殺死。伏地魔只有7個分身，想殺死他都難如登天；而暴脹理論有10的500次方個分身，你覺得它還能死得了嗎？像這種不可能被實驗或觀測殺死的理論，就是所謂的不可證偽的理論。

可能你會覺得有點糊涂：斯泰恩哈特不是要全盤否定暴脹理論嗎？干嗎還要宣稱它不可證偽？奧秘就在這里。在科學(xué)上，一個理論要是被證明根本不可證偽，那它會比被證明是錯誤的死得更難看。著名科學(xué)哲學(xué)家卡爾·波普曾說過一句名言：科學(xué)的本質(zhì)就是可證偽。反過來說，一個理論要是沒辦法通過實驗或觀測的方式證偽，那它就屬于神學(xué)或玄學(xué)的范疇，根本沒資格被當成科學(xué)。幾百年來，這一直都是科學(xué)界最核心的信仰。說到這兒，你應(yīng)該能感受到斯泰恩哈特的攻擊到底有多兇狠了吧。他根本不打算與暴脹學(xué)派的人爭一城一池的得失，而是要把人家的大本營連根拔起！

斯泰恩哈特這種斬草除根的作風犯了宇宙學(xué)界的眾怒，所以才有那么一大群學(xué)術(shù)界名流站出來，對他進行批判和聲討。很明顯，這場關(guān)于宇宙起源的大論戰(zhàn)現(xiàn)在還只是剛剛開始，最終的勝敗目前根本無法斷言。

講完了這部學(xué)術(shù)界戰(zhàn)爭大片的臺前幕后，現(xiàn)在讓我對斯泰恩哈特和暴脹學(xué)派的恩怨做一個總結(jié)。20世紀80年代初，一群探險者在穿越了廣袤的沙漠之后，發(fā)現(xiàn)了一片名叫暴脹的美麗綠洲。他們決定在此建造自己的家園。不久之后，這群探險者的三號首領(lǐng)斯泰恩哈特在綠洲中心發(fā)現(xiàn)了一座名為永恒暴脹的神廟，里面有一些刻在石壁上的古老文字，向人們揭示出這世上還存在著10的500次方個類似的綠洲。其他的探險者都對此深信不疑，還把這座神廟當作綠洲的地標性建筑。但斯泰恩哈特很懷疑，認為要是存在10的500次方個別的綠洲，會讓綠洲的存在本身變得不可證偽。由于與其他探險者首領(lǐng)的意見不合，斯泰恩哈特在2001年選擇了離開。后來，越來越多的人都前來定居，這片名叫暴脹的綠洲也逐漸發(fā)展成了一個頗具規(guī)模的城鎮(zhèn)。就在一切都欣欣向榮，甚至有望獲得諾貝爾財團大筆投資的時候，斯泰恩哈特于2017年2月卷土重來，并且公然向綠洲的全體居民宣戰(zhàn)，嘲笑他們花了那么多年建造的美麗綠洲，只不過是一片鏡花水月的海市蜃樓。綠洲的統(tǒng)治者怒了，一場聲勢浩大的論戰(zhàn)隨即全面爆發(fā)。至于最終的結(jié)果如何，那就只有天知道了。

但要想在沙漠里立足，光炮轟別人的綠洲是遠遠不夠的，還得建立自己的根據(jù)地。2001年，斯泰恩哈特與另外三位宇宙學(xué)家合作，提出了一個關(guān)于宇宙起源的新理論——火劫。

火劫：一部時間循環(huán)的宇宙電影

為了更好地解釋火劫理論，讓我先來講一個古希臘的神話故事。傳說古希臘有一個國王，叫西西弗斯。他做過很多觸怒眾神的事，包括直接綁架死神，讓人間很久都沒人死亡。為了懲罰西西弗斯，希臘諸神把他流放到地獄的邊緣。在那里，西西弗斯必須把一塊沉重的球形巨石推上一座高山。每當他費盡九牛二虎之力，好不容易把這塊球形巨石推到山頂?shù)臅r候，這塊巨石就會沿原路一直滾回山底。這樣，西西弗斯又不得不下山，然后重新把巨石往山上推……就這樣循環(huán)往

復(fù)、永無休止。

這個神話故事里蘊含著一個很奇妙的概念，叫時間循環(huán)。它說的是，世界上存在一些周而復(fù)始、不斷循環(huán)的周期性變化。時間循環(huán)其實是一個相當普遍的現(xiàn)象。舉例來說，每天都會發(fā)生白天黑夜的交替，而每年都會發(fā)生春夏秋冬的交替。起源于印度的兩大宗教，印度教和佛教，都有所謂“輪回”的觀念。此外，美國大投資家威廉·江恩認為，股票市場也存在繁榮和蕭條的不斷交替?，F(xiàn)在有一個比較燒腦的問題：既然時間循環(huán)是一個很普遍的現(xiàn)象，那能不能拿它來描述整個宇宙呢？

斯泰恩哈特的回答是，能。正是基于這個想法，他提出了前面說過的火劫理論。你可以把火劫理論理解成一部時間循環(huán)的宇宙電影。在這部電影中，宇宙處于膨脹和收縮交替的永恒循環(huán)中。在膨脹階段，宇宙會發(fā)生一場大爆炸，然后借助大爆炸的力量向外膨脹；此后由于萬有引力的作用，又會逐漸失去膨脹的動力。而在膨脹階段，宇宙會在達到最大體積之后反過來進行收縮，最終所有的物質(zhì)都被壓縮進一個極小的區(qū)域，而這些物質(zhì)的劇烈碰撞又會點燃新的大爆炸。如此循環(huán)往復(fù)、永無休止。

斯泰恩哈特之所以把這個理論命名為火劫，與古希臘四大哲學(xué)學(xué)派之一的斯多葛學(xué)派有關(guān)。斯多葛在希臘文中的意思是門廊。由于這個哲學(xué)學(xué)派特別喜歡在雅典廣場的門廊下聚眾講學(xué)，所以就被稱為斯多葛學(xué)派。斯多葛學(xué)派認為，世界的本源是火，世間的萬事萬物都在火中孕育而生。有趣的是，在斯泰恩哈特的理論中，恰好有一個重要的概念與之對應(yīng)，那就是大爆炸。大爆炸既是毀滅舊宇宙的可怕浩劫，又是創(chuàng)造新宇宙的根本動力；此外，在發(fā)生大爆炸的時候，宇宙還特別特別熾熱。因此，這個理論被稱為火劫理論。

火劫理論與暴脹理論有兩個本質(zhì)的區(qū)別：第一，火劫理論認為，宇宙在大爆炸之前經(jīng)歷的并不是指數(shù)式膨脹，而是一段相對緩慢的收縮；第二，在火劫理論中，多元宇宙將不復(fù)存在，取而代之的是一個單獨的、永遠也不會徹底消亡的宇宙。

當然，火劫理論自誕生之日起，就沒少挨暴脹學(xué)派的罵。其中罵得最兇的，就是斯泰恩哈特的死敵安德烈·林德。

你應(yīng)該還記得，早在35年前，當斯泰恩哈特還是暴脹學(xué)派三號人物的時候，林德就曾指責他剽竊了自己“慢滾暴脹”的思想；兩人為此打得不可開交，還把打醬油的霍金給拖下了水。斯泰恩哈特成了暴脹學(xué)派的叛徒以后，林德更是變本加厲，對老對手進行了全方位的攻擊。

早在2002年5月，林德就寫了篇文章，嘲笑斯泰恩哈特于2001年提出的那個火劫模型根本解決不了我們前面講過的平坦性問題和視界問題。林德宣稱，要想真正解決這些難題，唯一的辦法是對火劫理論進行修改，在大爆炸之前加上一小段加速膨脹。但這樣一來，火劫理論就會被納入暴脹的理論體系。換句話說，火劫理論就不再是一個獨立的宇宙起源理論，而只是暴脹理論框架下的一個既復(fù)雜又麻煩的模型罷了。因此林德斷言，火劫理論根本就沒有做暴脹理論競爭對手的資格。

不只是寫文章，林德還會去直接砸場子。有一次學(xué)術(shù)會議，林德和斯泰恩哈特都應(yīng)邀出席。當斯泰恩哈特上臺宣傳他的火劫理論時，林德竟然從觀眾席中直接站了起來，當場打斷老對手的演講并對他的理論一通猛批。斯泰恩哈特也是個暴脾氣，立刻對林德反唇相譏。兩個超大牌的科學(xué)家，就這么在眾目睽睽之下吵成了一團。

說到這兒，讓我再補充一件關(guān)于林德的趣事。別看林德在其他理論學(xué)家面前總是一副盛氣凌人的樣子，他在觀測數(shù)據(jù)面前也會服軟。我有一個師兄，目前是中科院理論物理研究所的研究員。他曾用天文觀測數(shù)據(jù)比較過一些有名的暴脹模型，發(fā)現(xiàn)林德的模型最爛，而斯塔羅賓斯基的模型最好。文章發(fā)表沒多久，他就收到了林德的E-mail。林德在E-mail中尷尬地辯解道：“現(xiàn)在就說我不如斯塔羅賓斯基還有待商榷。雖然我的一個模型不行了，但我還提出過很多別的模型嘛?！?/p>

言歸正傳。一般人當然不會像林德這么富有攻擊性。但絕大多數(shù)宇宙學(xué)家對火劫理論的態(tài)度，其實和林德并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。不妨做個類比。暴脹學(xué)派在宇宙起源領(lǐng)域的地位，大概和谷歌公司在網(wǎng)絡(luò)搜索領(lǐng)域的地位差不多。谷歌公司對其他的網(wǎng)絡(luò)搜索公司，顯然有不小的優(yōu)越感。那么暴脹學(xué)派看不起火劫理論，也就不難理解了。

其實，除了暴脹和火劫，還有兩種描述宇宙起源的理論，它們都是由加拿大麥吉爾大學(xué)的羅伯特·布蘭登伯格提出的，分別叫弦氣理論和反彈理論。不過時間有限，我就不帶你逛這兩個景點了。

好了，我已經(jīng)為你講完了四位宇宙學(xué)大佬之間的恩怨情仇，下面讓我對這次的宇宙起源之旅做一個最后的總結(jié)。

在回顧這次的旅程之前，我想先來談一談自己對科普的一點感悟。

把科學(xué)想象成一座高聳入云的大山。怎么才能讓普通人也可以登上這座大山，從而欣賞到山上美麗的風景？總共有兩種辦法。

第一種是建立一所登山學(xué)校，對他們進行專業(yè)的登山訓(xùn)練。首先，通過嚴酷的選拔，篩選出一批有潛力的運動員；接著，對他們進行嚴格的體能訓(xùn)練，幫他們打好必要的基礎(chǔ)；最后，再教給他們專業(yè)的登山技能，讓他們自己去爬山。這種辦法叫科學(xué)教育。

第二種是成立一個纜車公司，在山腳下修一個纜車，讓它一直通到山上。這樣，無論是身強力壯還是老弱病殘，無論是聰明絕頂還是資質(zhì)平平，都可以到山上去轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，看看風景，拍拍照片，再發(fā)發(fā)朋友圈。這種辦法叫科學(xué)普及。

原則上，對一個好的科普作者而言，不管多復(fù)雜、多艱深的科學(xué)理論，都可以讓一個沒有任何基礎(chǔ)、只懂加減乘除的人明白個大概。道理其實很簡單。就以物理學(xué)為例吧。不管多復(fù)雜艱深的物理學(xué)理論，最終一定能描述成一個可視化的物理圖像（事實上，一個理論要是只有公式?jīng)]有圖像，它在學(xué)術(shù)界也吃不開）。只要能深刻理解這個物理圖像，就一定能在日常生活中找到一個與之相似的圖像，進而借助這兩個圖像之間的相似性，在日常生活與學(xué)術(shù)前沿之間架起一座溝通的橋梁。這其實就是我前面說過的那個能讓所有人都上山的纜車。

但實際上，很少有人會去科普最前沿、最復(fù)雜的科學(xué)知識。換句話說，幾乎所有的纜車公司都會把纜車修到半山腰。這么做主要有兩個好處：第一，財務(wù)負擔小，不用為修一個纜車而花費太多的資源； 第二，幾乎所有名氣較大的成熟景點（例如相對論和量子力學(xué)）都集中在半山腰，這樣就容易招攬顧客。但這造成了一個問題：游客只能在半山腰上打轉(zhuǎn)，而沒有機會去欣賞山頂云蒸霧繞的美景。

還有一種需要死磕的策略，那就是把纜車直接修到學(xué)術(shù)最前沿的山頂。這么做非常辛苦：首先，修建纜車的難度會急劇增大，要付出的努力和心血也將成倍增加；其次，因為沒有多少前人的經(jīng)驗可供借鑒，所以必須自己摸索出一條全新的路。但這么做有一個最大的好處：能讓游客看到山頂之上世間罕見的美麗風景。

在這篇科普文章中，我采用了第二種死磕的策略，把纜車修到了宇宙起源的山頂。你應(yīng)該已經(jīng)注意到，與相對論和量子力學(xué)之類的著名半山腰景點相比，宇宙起源的山頂上充滿了太多的不確定性。有些理論，今天看起來還是堅不可摧，可能明天來一場風暴就刮倒了。但這種動蕩不安、還經(jīng)?；\罩在云霧中的狀態(tài)，其實才是科學(xué)世界的真實面目。

在這次的宇宙起源之旅中，除了聊了不少暴脹學(xué)派大佬的八卦，我還用最生活化的比喻為你介紹了20個關(guān)于宇宙起源的重要概念?，F(xiàn)在讓我?guī)阍僦販匾槐椤Ｋ鼈兪牵?/p>

1.暴脹：宇宙創(chuàng)生之初的超級通貨膨脹。

2.暴脹的影響：讓兩層高的小樓瞬間變得和整個銀河系一樣大。

3.磁單極子：只有南極或北極的磁鐵。

4.真空：能讓置身其中的物體穩(wěn)定存在的時空區(qū)域。

5.假真空：能量較高的真空。

6.假真空的能量：推動宇宙暴脹的烤箱里的熱量。

7.磁單極子問題：宇宙中為什么找不到磁單極子？

8.平坦性問題：宇宙為什么處于可能性最小的平坦狀態(tài)？

9.視界問題：宇宙如何完成超光速的信息交流？

10.宇宙要逃離假真空的原因：不能常吃興奮劑。

11.宇宙在逃離過程中獲得的能量：為大爆炸點火的原動力。

12.古斯理論中的假真空：海拔較高的假真空山谷。

13.量子隧穿：類似于使用幻影移形咒語的移動方式。

14.林德理論中的假真空：山頂之上的假真空平臺。

15.慢滾暴脹：讓宇宙從假真空平臺上慢慢滾下來的暴脹。

16.永恒暴脹：能結(jié)出無數(shù)宇宙的蘋果樹。

17.多元宇宙：永恒暴脹結(jié)出的10的500次方個蘋果。

18.暴脹理論的不可證偽性：擁有10的500次方個分身的伏地魔。

19.時間循環(huán)：一些周而復(fù)始不斷循環(huán)的周期性變化。

20.火劫：一部時間循環(huán)的宇宙電影。

明白了這些概念，相信你就會對“我們從哪里來”這樣的終極問題，有一個遠超常人的理解。

這次旅行可能會給你一個這樣的印象：宇宙學(xué)就是一群理論學(xué)家的游戲。他們就像是神秘莫測的埃及祭司，說著誰也聽不懂的奇怪語言，整天只知道高談闊論，完全不關(guān)心現(xiàn)實世界。但事實上，過去30年間，宇宙學(xué)最重要的進展并非來自理論，而是來自觀測。天文觀測技術(shù)的突飛猛進，讓人類可以用前所未有的精度來檢驗我們前面提到過的那些看似玄乎其玄的宇宙起源理論。至于檢測精度嘛，不說別的，肯定比天氣預(yù)報要靠譜得多。

很高興能和你一起完成這次宇宙起源之旅。希望它能給你帶來一次充滿了歡樂和驚奇的美妙體驗。期待下次能在新的科學(xué)最前沿的山頂上與你重逢。