宇宙从哪里来 第二章 果真有个开头 (1)

作者:李淼在微博
宇宙有一个开头吗?几乎所有文明的早期神话给出类似的答案,是的,有一个开头。只是,不同文明的开头稍有不同。

中国神话是这样的,最初的时候,有一个大神兼大帝叫混沌,也许那时我们所处的这个宇宙还没有开始。然后出现了两个神,分别叫倏和忽。儿子看到父亲没有眼睛,看不到光明,为了报答父亲,为父亲开窍,混沌就死在这个手术中了。混沌死之前,还生了一个儿子,叫盘古,盘古开天辟地,才有了我们这个宇宙。


(混沌的儿子盘古,开天辟地的大神)

希腊神话的脉络与中国神话很接近。希腊人也认为有宇宙之前,只有一片混沌,统治混沌的大神叫卡俄斯,卡俄斯的意思就是混沌。卡俄斯然后生出了地母盖亚、地狱之神、黑暗之神、黑夜之神和爱神。看起来,这段故事非常类似中国远古神话,认为在天和地出现之前,世界就是一片混沌。


当然,提起各古代文明不得不提印度文明和埃及文明。印度神话最典型的就是佛教之前的婆罗门教,这个教认为在我们这个宇宙之前还有一个宇宙,在那个宇宙之前还有一个宇宙。宇宙总是在轮回,而主宰轮回的有三大神,湿婆、梵天和毗湿奴。湿婆既毁灭又主生殖,估计毁灭是他主要任务。湿婆这个翻译有点不好,我小时候总认为他是一位很坏的婆婆,其实不然,湿婆是Shiva的音译。他毁灭了一个世界,梵天就重建一个世界。看过电影《少年派的奇幻漂流》的人一定记得派听他妈妈讲的那个故事,毗湿奴在海上睡觉,睡梦中张开嘴,嘴里原来有一个宇宙。当然,这是宗教的诗化,在婆罗门教中,毗湿奴的工作是维持宇宙的运行。


(印度教中维持宇宙运行的毗湿奴)

埃及神话里开始时也是混沌,不过,世界起始于一个很不起眼的地方,混沌中的一个土丘。

我和你一样,当然不再相信儿时听到的盘古开天地的故事。现在,我们会向能够遇上的任何一位天文学家或宇宙学家讨教,得到的回答虽然在细节上完全与神话不同,但概念上完全类似。下面就是现代科学在目前能够告诉我们的故事,或理论:

在我们能够想象的最初一瞬,宇宙只有十厘米大小。这个一瞬有一个大概的定量计量,但小得无法想象。如果我们将一秒分为一亿等份,那么每一等份就是一亿分之一秒。在这么短的时间内,光可以跑3米。如果我们继续将一亿分之一秒分成一亿等份呢?这是一亿亿分之一秒。在这样的一个等份中,光跑过的距离只有三百个氢原子排在一起的距离。好了,如果我们将这么一个微小的时间放大成一秒,再将这个一秒等分成一亿亿等份,这个时间,就是那个最初的一瞬。数学上,这个时间就是一亿亿亿亿分之一秒。在这么短的时间内,光跑的距离是我们眼下的技术无法测量的微小距离,比氢原子核还要小十亿倍。顺便说一下,物理学家使用坐落在日内瓦和法国交界的欧洲核子中心的一个巨大加速器,能够探测到的距离比氢原子核小一百万倍。最后,氢原子核也就是质子。

如果我们需要想象一个质子大小的概念,可以这么想。太阳到地球距离所含的厘米数,大约等于一厘米中所含的质子数,并且,我们要求一厘米中排列的质子是一个挨着一个(这很难做到,因为普通材料中邻近的原子核之间是巨大的空间,质子之间存在很大的排斥力)。

回到最初的一瞬,那个时间实在短得离谱,在这段时间中光在质子的范围内只能跑十亿分之一。现在,你可能会提出一个问题,既然最初的一瞬只有这么大,宇宙为什么居然尺寸“巨大”,达到十厘米之巨?这对光来说,实在大得不可思议。

如果你这么问,你就无师自通地想到了宇宙学家在上世纪80年代初遇到的难题。那个难题转换到我们这里就是,在最初的一瞬,宇宙可能有十厘米,也可能只有一厘米,也可能只有一毫米,甚至还可以更小一些,这和一个未知因素有关,即宇宙到底在多长时间内完成了暴涨。为了确定期间,让我们假设宇宙半径最初有十厘米,但是,光在那个时刻能够旅行的距离要小得多,那么,是什么让宇宙看起来是一个整体?对于十厘米甚至一毫米来说,光在那个一瞬中跑得实在太慢了,只跑了一个原子核的十亿分之一。

也许这个问题如上所述还有点抽象。我们来更加具体地打个比方,假如宇宙作为一个整体看上去像一个人,但人身体中所有的活动都很慢,比方说,在一小时内,血液最多只能流动一毫米。如果血液流得这么慢,是什么让人体保持活力?不用说一小时,人在这种情况下可能活不到一分钟。实际情况是,血液在人体内流动的速度最高达每秒半米。

难道宇宙不是一个更加机械的整体,看上去不是一个活体?为什么要用人体打比方?这是因为,天文学家从上世纪六十年代就发现,宇宙在某种意义上看上去确实像一个整体,在很大很大的尺度上,比如说在包含上千万个星系的尺度上,宇宙非常平滑,非常匀称。也就是说,宇宙中的物质不是完全无规律地堆积在一起的。

如果宇宙有个开头,那么在开头的时候,宇宙也应该是一个平滑匀称的整体。可是,一个极大速度如光速只能跑其中极其微小的一部分的宇宙,怎么可能保持平滑匀称?这是上世纪80年代初的一小部分宇宙学家觉得难以理解的问题。
分享到: