作者 斯蒂芬·霍金
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▲此文为《万物起源》导言,史蒂芬·霍金撰写。
我们为什么会在这里?我们是从哪里来的?根据中非博松戈人的说法,起初只有黑暗、水和大神本巴。一天,本巴胃痛发作,吐出了太阳。太阳烧干了一些水,露出了土地。仍感不适的本巴又吐出了月亮和星辰,然后是豹、鳄鱼、乌龟,最后吐出了人。
▲大神本巴创世图
和其他很多创世神话一样,这个神话要努力解决的各种问题我们今天仍在追问。幸运的是,我们现在有了科学这个工具来提供答案,这一点我们很快就会看清楚。
关于这些存在的奥秘,第一项科学证据是在20 世纪20 年代被发现的,当时埃德温·哈勃开始用加利福尼亚威尔逊山上的一架望远镜进行观测。哈勃惊讶地发现,几乎所有星系都在离我们而去。不仅如此,越是遥远的星系,远离我们的速度就越快。宇宙的膨胀是古往今来最重要的发现之一。
这一发现改变了关于宇宙是否有开端的争论。如果诸星系此时正在彼此远离,那它们在过去必定离得更近。如果其速度保持恒定,那么数十亿年前,它们应该是挤在一起的。这就是宇宙的起源吗?
当时,许多科学家都不满意宇宙有开端的说法,因为这似乎意味着物理学已经崩溃。我们不得不援引一个外在的动因——为方便起见,可以称之为上帝——来决定宇宙如何开始。于是,他们提出了一种理论:虽然宇宙目前正在膨胀,但它并没有一个开端。
也许最著名的理论是在1948 年被提出的。它叫作稳恒态理论,暗示宇宙过去一直存在,而且无论什么时候看上去都一样。最后这个特性是一项可以检验的预言,可检验性是科学方法的一个关键要素。但事实表明,它并不成立。
1965 年10 月,人们发现整个空间中有一个微弱的微波背景,这是最早的观测证据,表明宇宙有一个非常致密的开端。唯一合理的解释就是,这个“宇宙微波背景”是一种炽热而致密的早期状态所遗留的辐射。随着宇宙不断膨胀,辐射冷却下来,直至成为我们今天看到的残余。
很快就有理论支持这个想法。我和牛津大学的罗杰·彭罗斯认为,如果爱因斯坦的广义相对论是正确的,那么必定存在一个奇点,在那个点上,宇宙无限致密,时空曲率为无限大——时间本身正是从这里开始的。
宇宙从大爆炸开始,然后快速膨胀。这被称为“暴涨”,过程极为迅速:经过1 秒钟的极小一部分,宇宙的尺寸就增加了很多很多倍。
暴涨使宇宙变得广袤而平滑。但它并不是完全平滑的,不同位置之间有微小的差异。这些差异最终导致了星系、恒星和太阳系的产生。
我们的存在便缘于这些差异。如果早期宇宙是完全平滑的,就不会有星星,也不会发展出生命。我们是原始量子涨落的产物。
我们将会看到,仍然存在许多巨大的谜团。不过,我们正在逐步接近以下古老问题的答案:我们从哪里来?我们是宇宙中唯一会问出这些问题的生命吗?
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