你有没有想过这样一个问题:如果宇宙起源于一场大爆炸,那么大爆炸之前是什么?如果你觉得这个问题已经够难回答了,那再试试这一个:我们所在的这个宇宙,会不会只是无数个宇宙中的一个——就像浴缸里无数肥皂泡中的一个?
这不是科幻电影的剧本,也不是某种新兴宗教的教义。这是当今理论物理学最前沿的思考,来自于一位花了71年时间研究宇宙的人——加来道雄博士,世界顶级物理学家、弦理论创始人之一。
今天,我们就来聊聊这两个问题。
我们先从最基础的问题开始:宇宙是怎么来的?
如果你去问街上的普通人,大多数人会告诉你:宇宙起源于一场大爆炸。这个答案没错,但误解很深。加来道雄博士在访谈中特别指出了一点——"大爆炸"其实是一个很不准确的名字,它让人们误以为,那是一场在某个时空点上发生的巨大爆炸,像一颗超级炸弹被点燃。
实际并非如此,大爆炸不是"爆炸",而是空间本身在膨胀。
想象一个正在被吹气的气球。在气球的表面画上许多小点,当气球膨胀时,每个点都在远离其他点,没有一个点是"爆炸中心",所有点都在彼此远离。
这就是我们的宇宙。
加来道雄解释说,科学家之所以确信宇宙在膨胀,是因为我们有一个硬邦邦的观测证据:红移现象。简单来说,当我们用望远镜观察遥远的星系时,发现它们发出的光都在向光谱的红色端偏移,这些星系正在远离我们,而且离得越远,远离的速度越快。
如果你把时间倒推——就像倒放一部电影——所有星系最终会聚集到同一点。那一点,就是大约140亿年前宇宙的起点,这就是大爆炸理论的由来。
但问题来了:如果宇宙在膨胀,那它在膨胀进什么里面?加来道雄的回答是:超空间(Hyperspace)。
我们生活在四维时空里(三维空间+一维时间),但弦理论告诉我们,宇宙其实有11个维度,我们只感知到了其中4个,剩下的7个维度"蜷缩"在极其微小的尺度里,我们看不见。
而我们的宇宙,正在膨胀进这些我们看不见的高维空间中。
这是物理学最棘手的问题之一。
如果宇宙在140亿年前诞生于一个"点",那这个"点"之前是什么?是谁或者说是什么,引发了这次大爆炸?加来道雄坦率地承认:我们不知道。
但他接着给出了一个令人震惊的理论推演:在大爆炸之前,没有爆炸,在弦理论的框架里,宇宙的历史可能不是从无到有的创生,而是一次"反弹"。
想象一下:你把一个球扔到地上,球会压缩到极限,然后弹回来。
加来道雄描述的场景与此类似——在宇宙的"起点"之前,可能有一个正在坍缩的旧宇宙,它压缩到极致,然后"反弹"了,反弹的过程就是我们所说的大爆炸。
换句话说,大爆炸可能不是宇宙的"生日",而是宇宙的一次"重生",这个想法极其大胆,但它来自严肃的数学推导,而非诗人的想象。
如果上面的内容你已经消化了,那接下来这个会更烧脑:我们的宇宙可能不是唯一的宇宙,加来道雄用一个非常生动的比喻来描述这个理论——"泡泡浴"。
想象一个浴缸,里面充满了肥皂泡,每个泡泡都是一个独立的宇宙,有些泡泡在膨胀,有些在收缩,有些正在诞生,有些正在破灭。
我们的宇宙,就是其中之一。
"我们认为,在真空中,有无数的小泡泡在不断涌现又湮灭,"加来道雄说,"某一个泡泡决定不消失,而是继续膨胀下去——那就是我们的大爆炸。"
这个理论在物理学界被称为"多元宇宙"或"平行宇宙"理论。
你可能觉得这听起来太像科幻小说了——事实上,漫威漫画里的"多元宇宙"概念确实借用了物理学,但加来道雄强调,这个想法有坚实的数学基础,来自弦理论的多维度框架。
在弦理论中,我们生活在11维空间里。我们的宇宙就像一个漂浮在更高维空间中的"膜",在这片高维空间中,很可能还存在其他"膜"——那就是其他宇宙,它们可能与我们近在咫尺,就在额外的维度里,只是我们看不见。
我们看到的"现实",到底有多少是真实的?实际上,你看到的,只是现实极其微小的一部分。
他举了一个非常直观的例子。想象一下电磁波谱——从伽马射线到X光,从紫外线到红外线,从微波到无线电波,这是一个无比广阔的"光的世界",而我们人类能看见的,是其中窄得可怜的一小段:可见光。
"这个房间里充满了你看不见的现实,"加来道雄说,"紫外线、红外线、X射线、宇宙射线……它们全在这里,但你的感官根本探测不到。为什么?因为演化不需要我们感知全部。演化不关心你是否"正确"地感知了整个世界,它只关心一件事:你是否活下来了。
所以,我们的感官只进化出了"够用"的能力——能分辨食物和危险、能找到伴侣、能避开悬崖——就到此为止了,我们不需要看到紫外线,也不需要感知引力波,更不需要"看到"另外7个维度。
但"看不见"不等于"不存在"。
加来道雄说:"你以为现实就是一切?不,你感知到的只是现实的一个'小得可怜'的碎片。"
说了这么多高深的理论,你可能会问:这跟我有什么关系?关系重大。
它让你谦卑。
当你认识到,你看到的、听到的、触摸到的所有东西,只是现实的一小部分——你就不会再那么笃定地认为我的看法就是真相。当我仰望夜空,看到银河系中上千亿颗恒星,再想到宇宙中还有上万亿个星系,这种渺小感,实际上有一种奇特的安慰作用。
它让你保持开放。
人们常常嘲笑看不到的东西——外星人、高维空间、平行宇宙——觉得那是胡思乱想,但物理学告诉我们:你看不到的东西,远比你能看到的多得多,你要让证据引领你,而不是让偏见引领你。
它让你敬畏。
在另一个星系里,也许有一个外星科学家,正在写下与你所在星球的物理学家完全相同的方程。
本文主要观点与理论支撑来自加来道雄博士在播客节目中的公开访谈。加来道雄博士为纽约城市大学理论物理学教授,弦理论创始人之一,著有《平行宇宙》《物理学的未来》等多部科普畅销书。