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东方早报:霍金的宇宙从哪里膨胀


http://www.sina.com.cn 2006年06月22日 08:47 东方早报

  文 雨声

  霍金再访中国,他来讲“宇宙的起源”。

  讲这个题目,当今世界上,恐怕没有比霍金更合适的人了。但是,那好几分钟一个单词的发音速度是完不成一场演讲的。霍金的中国学生吴忠超教授透露,霍金的演讲几个月
前已经准备好了,储存在他的轮椅机器人中。所以,霍金6月19日在人民大会堂的演讲其实只是一场科学秀,广大听众不是来听他讲什么?而是来追捧科学明星的。谁管他讲些什么呢。6300名听众坐在人民大会堂里,认真听完的又能有几人?

  “当今世界的爱因斯坦”,这个称号,本身就包含着媒体和普通民众对霍金的误解。虽然霍金一直声称在用广义相对论和量子理论的基本原理来推演天体物理学的结论,但实际上,他更多是量子论的传人,研究的是在宇宙的起点、在宇宙的终点,或者说在黑洞这样的“奇点”处———也就是在广义相对论失效的地方———如何用量子论解释。

  “为何我们在此?我们从何而来?”霍金用这两个问题作为演讲的开始。这是人类的终极思考,是无解的,所以霍金最后的答案也只是“我们正接近回答这个古老的问题”。因为,从宇宙学的角度对我们目前存身的三维宇宙的起源做个阶段性的回答,是可以期待的。

  按照爱因斯坦广义相对论推断:宇宙有一个开始,大约在150亿年前从一个点膨胀,成为现在的宇宙;宇宙有一个终结,在一定时间后,宇宙有可能会重新收缩成一个点。

  这个假设带来两个重要问题:宇宙开始前(当然,包括结束后)是什么?宇宙开始前没有空间,宇宙在哪里膨胀?

  霍金试图用地球的南极的比喻来解决时间的开端问题:“假定宇宙的开端正如地球的南极,其纬度取时间的角色。宇宙就在南极作为一个起始点。随着往北运动,代表宇宙尺度的常纬度的圆就膨胀。诘问在宇宙开端之前发生了什么是没有意义的问题。因为在南极的南边没有任何东西。”

  但实际上,用这个比喻来解决“宇宙在哪里膨胀”的问题好像确切。按照爱因斯坦未完成的“四维连续体”概念,宇宙的空间是“有限、无中心和无边界”的,正像地球的球面,所以用三维空间嵌入的球面的有限、无中心和无边界性质可以形象地说明。

  至于时间是否有个开端,则可以用“时间是空间中物质的度量”来解决。因为按照霍金的想法,我们所存身的宇宙可能并不是唯一的宇宙,“宇宙最可能的历史像是泡泡的表面。许多小泡泡出现,然后再消失。这些对应于微小的宇宙,它们膨胀,但在仍然处于微观尺度时再次坍缩。它们是另外可能的宇宙,由于不能维持足够长的时间,来不及发展星系和恒星,更不用说智慧生命了,所以我们对它们没有多大兴趣。然而,这些小泡泡中的一些会膨胀到一定的尺度,到那时可以安全地逃避坍缩。它们会继续以不断增大的速率膨胀,形成我们看到的泡泡。”而时间,则是“我们这个宇宙”对物质运动的一个度量方法,也就是说,在宇宙大爆炸时,广义相对论超越了时间起始概念。

  尽管本次霍金来中国的名义是参加国际弦理论大会,但从演讲内容上看,霍金对弦理论的立场比前些年有些后退。从开始的反对到曾经的拥护,再到目前的犹疑,霍金好像仍然比较倾向于和弦理论平行的另一个学派———量子宇宙学。

  毕竟,他是量子论的传人。

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