这本书写得太棒了,还准备再看一遍,准备买个新版本。另一个比较棒的书在这里也推荐一下,保罗·戴维斯的《上帝与新物理学》。
看这本书,是因为正在研究一个问题,《生命力是什么》,下面的文字算是《生命力是什么》中的一个小节,当然,也算是看完这本书的心得。对《生命力是什么》这个话题感兴趣可以看全文,一起探讨:
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《时间简史——从大爆炸到黑洞》电子版下载:
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关于宇宙的起源,之前曾经有许多的传说,在这个寒假,我去了趟西双版纳的基诺山,发现基诺族也有自己的一个传说:远古洪荒,混沌宇宙,大地茫茫之中诞生了一个力大无比的女神,她举起右手分开天地,左手抓起泥土形成山河,搓下污垢变成万物。然而,动植物争吵不休,互相残害,世界混乱不堪。她造七个太阳晒死部分植物,造洪水淹死了部分动物,造一面大鼓把玛黑、玛妞放在里面,大鼓随洪水飘落到基诺山,兄妹俩走出大鼓结婚,繁衍了基诺族。
这个传说与盘古开天地很类似,与西方的传说也有近似的地方,只不过,西方人得救是因为诺亚方舟,而基诺族则是靠一面大鼓。但这样看来,似乎在西方与东方都曾发生过一场洪水似的。我这里并不想过多地探讨神话传说,因为,这并不讨很多人的喜欢,大家通常都会说:那只是传说而已,传说嘛是不可信的,相信了就是迷信。所以,我们只能从再近些的历史来探究宇宙的起源问题。
公元前340年的希腊哲学家亚里士多德在他的《论天》一书中,讨论了地球是个圆球的问题,而这之前的人们却总认为地球是一块平板,如同中国常言里所说的有“天涯海角”。不过,中国古人所认为的有“天涯海角”的存在也只是大众的思想,而在《易经》里面很清楚地表述了“天方地圆”的概念(需要提醒一点的是,不要随意地按现在的理解认为古人所说的“天方”是指天是四方的,古人这里“天方”的“方”是方向的方,方位的方,类似于现今的时空的概念)。而这一思想的提出,是在至少公元前500年之前,比亚里士多德还要早几百年。不过,亚里士多德还同时认为,地球是不动的,太阳,月亮,行星和恒星都是以圆周为轨道围绕着它转动。这种思想统治了人们1800年左右的时间。直到1514年,一位名叫尼古拉•哥白尼的教士提出了另一种观念,即:太阳是静止地处于中心,而地球与其他行星绕着太阳作圆周运动。两位天文学家——德国的约翰斯•开普勒和意大利的伽利略•伽利雷开始公开支持哥白尼的理论,到1609年,伽利略用刚发明的望远镜发现,在木星的周围有几个小卫星或月亮围绕着它转动,至此完全宣告亚里士多德关于宇宙的理论的终结,并因此而开辟了新的宇宙观。
如霍金在他的著作《时间简史》中所述:“但在1929年,埃德温•哈勃作出了一个具有里程碑意义的观测,即不管你往哪个方向看,远处的星系正急速地远离我们而去。换言之,宇宙正在膨胀。这意味着,在早先星体相互之间更加靠近。事实上,似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻,它们刚好在同一地方,所以,那时候宇宙的密度无限大。这个发现最终将宇宙开端的问题带进了科学的王国。”P9
哈勃的发现揭开了人类认识宇宙的新的篇章,正如霍金对此事件的评价:“宇宙膨胀的发现是20世纪最伟大的智慧革命之一。”P39而事实上,这并不仅仅只是有关宇宙开端的问题,这也同样是有关生命开端的问题,要知道,生命正是来自于宇宙(或在宇宙之中),如果揭开了宇宙开端的神秘面纱,那就意味着与生命的开端问题不远了。而也许在生命的开端处我们可以更好地发现生命力是什么。这正是我为什么要在这里探讨宇宙的诞生这个话题的原因。
实际上,在1929年哈勃发现宇宙膨胀之前的1922年,俄国的物理学家和数学家亚历山大•弗利德曼就已经根据爱因斯坦的广义相对论而提出了宇宙膨胀的假设,只是他的假设10多年之后也就是哈勃的发现之后才开始被人注意。虽然是爱因斯坦提出的相对论,并且相对论中已经涉及到了宇宙非静态的问题,但爱因斯坦还是受了传统观念的影响,不愿接受动态的宇宙,因此在方程中不得不引入一个所谓的宇宙常数来修正自己的理论,后来爱因斯坦承认,这是他一生中犯的最大的错误。
依霍金的观点,弗利德曼的理论可以引出三种宇宙模型,一种是,宇宙膨胀,然后引力使之收缩,并最终停止;一种是,宇宙膨胀,因为速度是如此之快,以至于超出了引力范围,从而使之一直膨胀下去;第三种与第二种类似,只是膨胀的宇宙的力刚好大于可以避免坍缩的程度,也就是说,膨胀的速度会慢下来,但永远也不会坍缩。
可能人们比较倾向于第二种和第三种模型,因为这意味着尽管宇宙之前有一个开端,但之后会处于永恒的状态——而我们一般是喜欢这种永恒的状态,谁都不希望在平静的未来再发生一次灾难。而第一种宇宙模型恰恰意味着,在宇宙最后坍缩时,也就是整个世界、整个宇宙的终结——尽管这终结意味着另一个开始,但我们也不喜欢这终结,这就如同人们害怕自己老死一样。
然而,不管人们喜欢与否,弗利德曼的三种宇宙模型都有一个共同的特点,如霍金所说:“即在过去的某一时刻(约100亿至200亿年之前)邻近星系之间的距离为零。在这被我们称之为大爆炸的那一时刻,宇宙的密度和时空曲率都是无穷大。因为数学不能处理无穷大的数,这表明广义相对论(弗利德曼解以此为基础)的预言,在宇宙中存在一点,在该处理论自身失效。这正是数学中称为奇点的一个例子。”P46之后,英国的数学家兼物理学家罗杰•彭罗斯在1965年指出,“坍缩的恒星在自己的引力作用下被陷入到一个区域之中,其表面最终缩小到零。并且由于这区域的表面缩小到零,它的体积也应如此。”“换言之,人们得到了一个奇点,它被包含在叫作黑洞的时空的一个区域中。”P49彭罗斯只是限于对一个星体的计算,而霍金把这种计算进行反推,并应用到所有天体上,结果是,1970年与彭罗斯合作了一篇论文,此论文证明了,“假定广义相对论是正确的,宇宙包含着我们观测到的这么多物质,则过去必须有一大爆炸奇点。”P50
宇宙起源于一个奇点。在这个奇点处,时间与空间都不复存在,质量与密度都无穷大,所有的科学定理都在此处失效。这的确是挑战人们的想象力的一个问题,你可以试着去想象,地球最后坍缩到比一颗米粒还要小(可以拿米粒作比喻已经显得太大了),还可以继续想象,整个太阳系最后也坍缩到比一颗米粒还小,或者继续想象,有几万亿个如同太阳系一样的星系最后坍缩到比一颗米粒还小,那会是怎样的情况?不可能?不可思议?还是你有兴趣一直想象下去?总之,这与我要探讨的问题并没有太大的关系。以至于在奇点处到底发生了些什么,也不是我要关心的问题——也不是我能关心的问题,从70年代之后至今,霍金与他的团队正在思考这个问题,但还没有找到答案,尽管看似与答案很近了,即量子引力论。这是试图把量子理论与相对论统一起来的理论,我们也许可以称之为大一统理论(这也是爱因斯坦晚年所力图找到的),这一理论一旦成立,将可能解答几乎所有的问题,当然也包括在奇点处到底发生了些什么的问题。
但还是那句话,我所能做的,只是关注这个问题。而现在越来越多的证据表明,宇宙曾起源于一个奇点,这已经不是太引起争议的问题了,而这一点,已经非常有助于解答关于“生命力是什么”的问题了。如同保罗•戴维斯在他的著作《上帝与新物理学》中所提到的:“我所说的宇宙是散布在一切星系之中、之间的一切物质,一切形式的能量,一切非物质的东西如黑洞、引力波,以及一切延伸向无限(假如果真如此的话)的空间。”P11这个观点与我想表述的是一样的,我想补充一点,在我们现在所讨论的宇宙这个概念还包括时间以及生命在内,而这个宇宙在之前的某一时刻曾经坍缩为一个奇点——比原子还要小的点。这是我们必须要认真面对的问题,只有这样,我们才能够真正地认识生命,认识生命的来源以及生命的本质。
对于这一节我们可以作一点结论。牛顿提出了万有引力,根据这一定律,宇宙间的物体之间互相吸引。这就把宇宙中的所有物体都联系在了一起。而爱因斯坦的相对论指出,包括时间与空间在内,都受质量或能量的影响,因此而产生扭曲的时空,甚至最终形成奇点。而后来的研究表明,不管是宇宙膨胀或是坍缩,都是由于受力的影响,正如保罗•戴维斯所言:“引力曾是宇宙的接生婆,引力也是宇宙的送葬者。”(《上帝与新物理学》P225)如前之所言,生命包括在宇宙之中,生命是宇宙的一部分,那是不是可以把这句话换成:引力曾产生了生命,引力也最终使生命终结。一句话,生命是力的一种显现。