劉元江

“我們的面前是一個荒謬的理論。問題在于，它雖然相當(dāng)荒謬，然而又有規(guī)律可循。”——發(fā)表這番自相矛盾的見解之人乃是丹麥物理學(xué)家尼爾斯·玻爾(1885～1962)，觸及到所有科學(xué)的原子理論的奠基者之一。也許，玻爾所論及的這一荒謬的理論特別與那種專門觀察研究人類所無法感知的自然現(xiàn)象的現(xiàn)代科學(xué)有關(guān)，譬如原子和基本粒子的性質(zhì)、遺傳學(xué)、天文學(xué)。本文所論述的，便是專家們?nèi)绾瓮ㄟ^“荒謬的”試驗(yàn)來闡述宇宙的誕生，以及如何論證我們的宇宙不是孤零零的。

“20年前，天文學(xué)家們借助天文望遠(yuǎn)鏡，在最好的天氣狀況下也只能觀測到我們這個宇宙中的不到2％的天體，”世界上最大的天文臺之一，南歐天文臺的研究人員A甭灼肜如是說，“而如今，我們能夠觀測到宇宙中90％的天體，我們能夠看清幾乎所有我們所能觀察到的一切天體。我們觀察遙遠(yuǎn)的宇宙深處的爆炸就如同進(jìn)行一次在時空隧道里的旅行一樣?！?/p>

望遠(yuǎn)鏡實(shí)際上可以說就是一架“時間機(jī)器”。當(dāng)天文學(xué)家們借助哈勃軌道望遠(yuǎn)鏡觀察到距地球120億光年之遙的銀河系深處時，我們所看到的實(shí)質(zhì)上是宇宙的“幼年時代”，即宇宙才30億歲時的實(shí)際狀況。當(dāng)時銀河系剛誕生于宇宙的大爆炸之后，而那次大爆炸之前宇宙才只是一個比原子核還小的質(zhì)點(diǎn)。

科學(xué)家們深信，在大爆炸過后所誕生的宇宙之幼年時期，應(yīng)當(dāng)保留下來一種仿佛是大爆炸的“回聲”。而且這種“回聲”實(shí)際上不應(yīng)當(dāng)消失。在宇宙中漫游的、如今已貫穿整個宇宙空間的電磁振蕩便可以看成是這樣的一種“回聲”。當(dāng)然，今天這種“回聲”已不再具有當(dāng)初宇宙大爆炸時所具有的那種巨大而驚人的能造就一個包容天地萬物的宇宙的能量。

為了深入研究漫游于宇宙空間的電磁振蕩，前蘇聯(lián)發(fā)射了一系列配備有“遺物2”號專用儀表的“進(jìn)步”號航天器，美國也發(fā)射了簡稱為“科別”(Cosmic Background Explorer)的宇宙背景探測器。經(jīng)上述這些航天器的探測業(yè)已查明：宇宙大爆炸初期釋放出來的貫穿宇宙各個方向的電磁輻射絕大部分都是格外勻速的電磁輻射流，其中僅有0001％的電磁輻射屬于非勻速的電磁輻射流。

經(jīng)專家們對宇宙輻射的這種奇特現(xiàn)象進(jìn)行分析研究后認(rèn)定，宇宙在自己的“襁褓時期”應(yīng)該是以高于光速的極高速度向四面八方膨脹的，即宇宙在十億分之一秒的時間內(nèi)便從一粒比原子核還小的質(zhì)點(diǎn)迅速膨脹為具有天文數(shù)字般范圍的空間。宇宙大爆炸的這種奇特現(xiàn)象并沒有同相對論中關(guān)于極限光速的假說相矛盾，愛因斯坦認(rèn)為，物體在空間的運(yùn)動不可能超越光速。然而宇宙大爆炸的瞬間卻是其自身的“小空間”在迅速消失的同時又與爆炸生成物一起迅速膨脹開來。

還在各種航天器查明宇宙誕生初期遺留下來的電磁輻射的特性之前，已有不少天體物理學(xué)家，其中包括在美國加利福尼亞工作的俄羅斯數(shù)字物理科學(xué)博士安德列·德米特里耶維奇·林德就提出了宇宙起源于一個極微小的時空點(diǎn)的假說。

據(jù)林德后來繼續(xù)進(jìn)行的研究表明，他的研究之所以有所建樹，大概是緣于他比其他人更深入地洞察了宇宙的起源之謎(在林德所撰寫的《宇宙大爆炸》一文中，他為普及宇宙知識方面的復(fù)雜的理論結(jié)構(gòu)而吸收了若干高能物理學(xué)方面的最新成就)。

“現(xiàn)在我可是知道上帝是怎樣創(chuàng)造世界的了!”安德列·德米特里耶維奇在1983年發(fā)出這樣的感嘆。就在那一年，他發(fā)現(xiàn)了揭示混沌膨脹(指宇宙大爆炸)機(jī)理的線索。他認(rèn)為，宇宙初期的這種膨脹是一種帶加速度的膨脹。他在多次國際學(xué)術(shù)會議上闡述了自己的這一觀點(diǎn)，然而不少與會者卻帶著奚落的微笑聽取了他的發(fā)言。“在那種場合，我常常感到自己是一個白癡?！盇繃值氯縭撬?。这帜[純齷崛萌瞬揮傻叵氳僥岫斯·玻爾關(guān)于如何評價(jià)科學(xué)新觀點(diǎn)的論述。

后來沒有幾年，各種航天探測器的觀測試驗(yàn)表明，宇宙膨脹的理論是正確的，這時已沒有人再懷疑A繃值碌穆嘸推論。而林德也在自己的闡述中進(jìn)一步向人們揭示了宇宙何以如此廣袤無邊，一團(tuán)混沌的物質(zhì)何以會產(chǎn)生出星球天體和銀河系——這些全都是因?yàn)橛钪嬖谒查g爆炸膨脹的結(jié)果。

按照林德的論點(diǎn)，當(dāng)宇宙還是一粒比原子核還小的元質(zhì)點(diǎn)時，它仍然受基本粒子微觀世界的規(guī)律支配，即其內(nèi)部是不平靜的——它內(nèi)部的能量如同海洋中的波浪一樣在不斷地波動，有時甚至?xí)a(chǎn)生中等程度偏移的波動。而宇宙的突然爆炸和急速膨脹，其原因就在于這種波動偏移的幅度驚人地增大，于是便產(chǎn)生了銀河系和星球天體的雛形。

于是，一粒不可思議的、極其微小的核子(微觀世界)瞬間膨脹為一個不可思議的、廣袤無邊的宇宙(宏觀世界)。而宇宙中的諸物質(zhì)都具有原子核，在這里，最大的和最小的歷史在重演。

通過對“科別”宇宙背景探測器所觀測到的資料進(jìn)行分析理解，專家們確認(rèn)了A繃值濾提出的宇宙混沌膨脹的模型：在宇宙的初始輻射(即大爆炸的“回聲”)里發(fā)現(xiàn)了極其細(xì)微的渦旋，而這些渦旋的不均衡性則反映出了宇宙剛開始膨脹后的原始星云的分隔狀況。這些渦旋實(shí)際上相當(dāng)于微宇宙(即誕生我們大宇宙的那粒原子核)里的波動。

在宇宙形成初期所產(chǎn)生的各種物質(zhì)結(jié)構(gòu)形態(tài)中，有一種對天文學(xué)家們來說眼下還是謎一般的物質(zhì)——“暗物質(zhì)”。這些看不見的物質(zhì)據(jù)認(rèn)為充斥著整個宇宙空間。暗物質(zhì)的存在同整個宇宙結(jié)構(gòu)的構(gòu)成一樣，全都是待解之謎。

然而據(jù)最新的研究表明，這種無形的暗物質(zhì)實(shí)質(zhì)上乃是占宇宙之組成大部分的一種物質(zhì)，只是天文學(xué)家們關(guān)于暗物質(zhì)在宇宙組成物質(zhì)的所占比率有所出入：一部分科學(xué)家認(rèn)為暗物質(zhì)占宇宙物質(zhì)組成的90％，而另一部分科學(xué)家則認(rèn)為暗物質(zhì)占整個宇宙物質(zhì)組成的95％甚至99％。

銀河系中的螺旋、星團(tuán)，以及在夜空中閃耀發(fā)光的眾多恒星、行星，組成了一幅美妙的圖景，這可以比擬為一臺輕盈的舞臺布景，或者在一般巧克力蛋糕上飾以奶油的花紋圖案。

天體物理學(xué)家們經(jīng)過對銀河系的多次觀測，查明宇宙天體的結(jié)構(gòu)形式乃是由暗物質(zhì)確定的。因?yàn)槿绻y河系里只有發(fā)光物質(zhì)，那么位于銀河系邊緣的一些星球在圍繞銀河系中心快速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中早已被離心力拋散于茫茫宇宙深處，然而正由于有暗物質(zhì)這種引力的主要能源存在才能使銀河系保持現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式。在這里，暗物質(zhì)起著一種銀河系中黏合劑的作用。

星團(tuán)、帶衛(wèi)星的單星、白矮星、彗星、黑洞——所有這些天體的總和也僅僅是能固結(jié)整個銀河系的巨大引力的一小部分，即它們的總能量還不足以形成能主宰銀河系的如此巨大的引力。于是，某些天體物理學(xué)家認(rèn)為還存在一種特殊的物質(zhì)——重光。不久前在瑞士歐洲核研究中心開始運(yùn)轉(zhuǎn)的一種新型加速器有可能揭示重光之謎。物理學(xué)家們對這臺加速器寄以很大的期望，他們認(rèn)為該加速器能打開迄今為止基本粒子未知世界的大門。

此外還有一個自然之謎，這就是不久前科學(xué)家們提出的反引力。這是一種未知力。反引力究竟存在于何方?天體物理學(xué)家們已經(jīng)測定宇宙的年齡為150億年。我們的銀河系正以高速“逃離”宇宙大爆炸的中心，而且這種逃離速度愈來愈快，簡直不能想像能“剎住車”而退回去，仿佛什么地方有一臺特殊的加速器，正在向已經(jīng)遠(yuǎn)離宇宙大爆炸中心的天體施加反引力。是什么原因在迫使宇宙加速膨脹?看來很可能就是反引力在起作用。

這種不可知的反引力能在不可思議的遙遠(yuǎn)距離外起作用。當(dāng)然，這一神秘力的存在暫時還僅僅是一種假設(shè)。提出這種假設(shè)的科學(xué)家中有德國天體物理學(xué)家萊伊本德古圖。他認(rèn)為在銀河系之間的空間有一種內(nèi)能，這種內(nèi)能充塞著真空并不斷膨脹，“力圖”去占據(jù)更多的空間。意大利的研究人員馬里奧·利維奧早先對這種假設(shè)持懷疑態(tài)度，后來他不得不承認(rèn)：“如果有關(guān)的數(shù)據(jù)可以相信，那么充塞宇宙真空中的這種不可知力應(yīng)該是存在的。”而最新的觀測研究資料表明，宇宙中幾乎有3/4的總能量屬于與真空中的“不可知力”有關(guān)聯(lián)的神秘力量。

有趣的是，A繃值鹿賾謨鈧嫫鷦吹募偎狄嚶胝廡“不可知力”有聯(lián)系，而且其在他的假說中起主導(dǎo)作用：即整個宇宙都是從“不可知力”中產(chǎn)生出來的。按照林德的假說，當(dāng)充塞真空的能量發(fā)生顫動和震蕩時，宇宙大爆炸便發(fā)生了，于是誕生了銀河系、星球、氣狀星云，一句話，誕生了整個我們現(xiàn)在已知的宇宙。根據(jù)計(jì)算，真空中的能量在發(fā)生震蕩時并沒有太大的損耗，因此我們可以假設(shè)，“不可知力”所蘊(yùn)含的巨大能量并不局限于只產(chǎn)生出一個宇宙，而是可能“制造”出多個宇宙!

據(jù)A繃值倫允觶他關(guān)于多個宇宙的構(gòu)思?xì)v經(jīng)了長期甚至是折磨人的過程。這位學(xué)者曾一度陷入憂郁之中，仿佛在他面前立著一堵暗墻，似乎存在無法解開的矛盾。后來，在不經(jīng)意間他終于豁然開朗，他開始理出了混沌膨脹，即如何發(fā)生宇宙大爆炸的頭緒。大爆炸開始的瞬間猶如“不可知力”的一道閃電——林德這樣描述混沌膨脹之前的波動(關(guān)于“不可知力”的波動最初是在歐洲核研究中心發(fā)現(xiàn)的)。林德認(rèn)為，由于真空中充滿了能量，在某種情況下它們會是一些能量的凝結(jié)塊，而這種能量凝結(jié)塊的壽命是極其短暫的，只有1／1015秒。

林德闡述道，當(dāng)真空中能量凝結(jié)塊的密度和壓力達(dá)到一定程度時，即當(dāng)能量凝結(jié)塊的“塊頭”長到一定的程度時，大爆炸便發(fā)生了。一個極其微小的真空空間瞬間便膨脹成為一個具有天文學(xué)數(shù)字極限的大宇宙。據(jù)林德的估計(jì)，當(dāng)宇宙誕生時其溫度高達(dá)100億攝氏度。

根據(jù)愛因斯坦的學(xué)說，能量和質(zhì)量之間是互有關(guān)聯(lián)的，譬如水蒸氣能冷凝成水滴。那么大爆炸時的初始輻射也能冷凝為基本粒子和原子，而其開端便是氫和氦。

由于元質(zhì)點(diǎn)內(nèi)部的波動(即前述元質(zhì)點(diǎn)內(nèi)能的中等程度的偏移)，從一個方面看是宇宙大爆炸的開始，從另一個方面看這種波動(偏移)又是重復(fù)出現(xiàn)的，因此我們可以說宇宙大爆炸不是第一次發(fā)生的，即我們的宇宙不是惟一的。當(dāng)元質(zhì)點(diǎn)的內(nèi)能每偏移、波動、碰撞一次，就會產(chǎn)生一個新的宇宙。因此林德確信宇宙是“無限多個”存在的。按照林德的論述，如果將我們所生活的宇宙比成一個泡沫，那么這個泡沫僅僅是大宇宙中不可思議的無限多的泡沫中的一個。對此，林德通過多次數(shù)學(xué)計(jì)算已進(jìn)行了校核。

一些獻(xiàn)身于宇宙探索的天文學(xué)家、天體物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家紛紛發(fā)出感慨：近來展現(xiàn)在他們面前的新知識層出不窮，這說明人類越來越聰明智慧了，而宇宙則比以前他們所了解的更加撲朔迷離了。

A繃值灤稱，天文學(xué)上的最新發(fā)現(xiàn)可以與哥白尼革命相提并論：日心說取代了地心說后，又發(fā)展到銀河系乃至整個宇宙，而這一套學(xué)說已可以暫時告一段落了。很有可能，某個哥白尼的追隨者已在思考：究竟宇宙泡沫的中心在哪里?

在無限多個宇宙之間可能存在著差異，即它們不完全等同于我們這個宇宙。也許其他宇宙存在著另外一種生命形式，存在著另外一種主宰自然的法則。至于A繃值濾展示的混沌膨脹的宇宙模型，則顯示出其他宇宙也有著與我們這個宇宙一樣的主宰自然的法則。

安德列·德米特里耶維奇的觀點(diǎn)既遭遇到了一些專家的批評意見，同時也得到了不少專家的真誠的關(guān)注。許多專家均持有這樣的看法：林德的假說并未得到很好的檢驗(yàn)。其實(shí)這些專家的看法有誤。

林德早在20世紀(jì)80年代已通過人造衛(wèi)星的探測，將宇宙大爆炸時的“初始輻射”之相關(guān)資料“記錄在案”，如今林德寄很大的希望于新一輪的人造衛(wèi)星探測考察。

經(jīng)改進(jìn)后的新型宇宙探測器擬于2006年發(fā)射升空。林德認(rèn)為，由于新型航天器具有很高的靈敏度，因此極有可能會捕捉到來自宇宙邊緣的輻射線。與此同時，林德還期望新型航天器能成功地捕捉到來自相鄰宇宙空間的輻射線。

也許，徹底揭開宇宙起源之謎以及弄清宇宙究竟有沒有“兄弟姐妹”的那一天終將到來；同時要解答“為什么會發(fā)生宇宙大爆炸”這一最重要疑問的一天也不會太遙遠(yuǎn)了。