■ 嚴(yán)小平

螺旋星云曾經(jīng)被稱為上帝之眼。圖為斯匹策太空望遠(yuǎn)鏡拍攝到的螺旋星云的紅外線影像

現(xiàn)代宇宙學(xué)似乎有大量新儀器、大量新粒子系統(tǒng)，并且對(duì)整個(gè)能譜有一些令人驚嘆的觀察。然而，我們卻被當(dāng)代三個(gè)最大的謎團(tuán)所困擾，這就是暗物質(zhì)、暗能量和加速膨脹的宇宙。

1933年，在加州理工學(xué)院供職的瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲威基（1898—1974），正在分析后發(fā)星系團(tuán)的觀察結(jié)果。在估算可見星系質(zhì)量的基礎(chǔ)上，他得出這樣的結(jié)論：這個(gè)星系團(tuán)正以比我們想象快400倍的速度旋轉(zhuǎn)。然而，要防止這些高速運(yùn)動(dòng)的恒星和星系團(tuán)飛出軌道，它自身可見的質(zhì)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。茲威基推斷，一定有某種不可見的質(zhì)量以其強(qiáng)大的引力控制著它們。75余年以來(lái)，這類觀察已多次為許多天文臺(tái)所驗(yàn)證。

20世紀(jì)60年代和90年代，天文學(xué)家維拉·魯賓（1928—？）提供的進(jìn)一步證據(jù)顯示，螺旋星云有50%以上的恒星在以大致相同的速度運(yùn)動(dòng)。這就意味著，那些恒星像瓶子一樣，跟著一個(gè)巨大的不可見物質(zhì)的激流全速行進(jìn)。換句話說(shuō)，這些可見的恒星的動(dòng)能幾乎可以忽略不計(jì)。這說(shuō)明，不可見的、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的邊緣遠(yuǎn)離最外面的、可見的恒星，并且這個(gè)黑暗巨塊本身比可見的星云要大得多。

這可能會(huì)成為我們將來(lái)的第四大謎題。因?yàn)闀r(shí)至今日，我們?nèi)匀荒芸吹酱蠖鄶?shù)星云的中心都有一個(gè)巨大的黑洞，包括我們的太陽(yáng)系。但是，對(duì)于黑洞的起源和特性我們還沒有足夠的了解，尤其是它們?cè)谛窃频纳芷谥械淖饔蒙胁粸槿酥Ｒ环N理論認(rèn)為，黑洞形成于大爆炸后的宇宙早期。

哈勃和勒梅特確認(rèn)宇宙在膨脹之后，20世紀(jì)20年代，愛因斯坦、霍伊爾和其他人拒絕接受這個(gè)理論，而堅(jiān)持宇宙既不縮小也不擴(kuò)大的宇宙觀點(diǎn)。

但勒梅特關(guān)于原始原子的觀點(diǎn)并未走多遠(yuǎn)。到20世紀(jì)中期數(shù)十年來(lái)，積累起有關(guān)大約150億年前大爆炸的證據(jù)，以及宇宙不斷膨脹的證據(jù)。

20世紀(jì)中期，恒穩(wěn)態(tài)觀點(diǎn)失去了追隨者，因?yàn)榇蠖鄶?shù)宇宙學(xué)家加入了一場(chǎng)新的辯論。宇宙的質(zhì)量足以阻止大爆炸，使得膨脹最終慢下來(lái)，以便宇宙向內(nèi)塌縮嗎？也許，宇宙本身就處于一個(gè)出生、死亡、再出生的永不停息的周期之中？又或者，大爆炸的能量強(qiáng)到足以克服宇宙的引力，以致這個(gè)宇宙只會(huì)不斷變大，變得更加稀薄，直到最終達(dá)到一個(gè)點(diǎn)？在這個(gè)點(diǎn)，粒子之間離得太遠(yuǎn)而相互接觸不到（熵的形式）？

1988年的觀察結(jié)果得到了令人吃驚的消息：這些推測(cè)都是錯(cuò)誤的。宇宙不僅在膨脹，而且在加速膨脹。為了說(shuō)明這個(gè)謎一樣的結(jié)果，出現(xiàn)了眾多觀點(diǎn)，而居于主導(dǎo)地位的說(shuō)法就是暗能量。

同暗物質(zhì)一樣，暗能量也是不可見的、未知的、尚未被理解的、完全推理的。同暗物質(zhì)一樣，只有當(dāng)它在宇宙中作用于主體時(shí)才被認(rèn)識(shí)。

1.引力導(dǎo)致加速

要是宇宙加速膨脹根本就不是神秘暗（能量）推力引起的，那會(huì)怎樣呢？

要是它是由一種眾所周知的現(xiàn)象，與引發(fā)牛頓提出萬(wàn)有引力定律的蘋果下落現(xiàn)象并無(wú)二致，那會(huì)怎樣呢？

要是引力在加速宇宙膨脹，那么，根據(jù)眾所周知的定律，掉入引力場(chǎng)的物體會(huì)下落得越來(lái)越快，那會(huì)怎樣呢？

唯有宇宙沒有掉向一個(gè)方向。就像一個(gè)氣泡爆破，同時(shí)向各個(gè)方向掉去。

如果真是這樣，我的想法就將導(dǎo)致一系列認(rèn)真的結(jié)果。讓我們輕松一下，跟隨這個(gè)思路看看，它會(huì)走向何方。我要給你一個(gè)暗示：這是循環(huán)的。

2.超越我們宇宙的更大結(jié)構(gòu)

要是我們的宇宙被向各個(gè)方向撕開，這意味著我們宇宙的外面有一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)，而我們的宇宙只是這許多（也許是無(wú)限多的）宇宙中的一個(gè)。這更大的宇宙需要一個(gè)名字，我叫它母宇宙。有一段時(shí)間，曾有平行宇宙或然世界的說(shuō)法，這是這個(gè)主題的一個(gè)獨(dú)特的變體。

3.母宇宙里有東西

關(guān)于這個(gè)推測(cè)的母宇宙，我們能夠了解什么？

首先，它一定比任何子宇宙，包括我們的宇宙更大。這個(gè)母宇宙集合體的引力質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們這個(gè)宇宙的質(zhì)量，并且能夠把任何宇宙拉開，正如現(xiàn)在對(duì)我們的宇宙做的一樣。母宇宙是自然中最大的力，它的特征是：集合了所有成員宇宙的引力，外加所有自由飄浮的引力源點(diǎn)，這些引力源點(diǎn)把這些宇宙制作成一個(gè)個(gè)的吸積球。

4.規(guī)則與假定

簡(jiǎn)易是我要提出的第一個(gè)規(guī)則，“組成”猜想的材料越少越好，因?yàn)檫@是在第一個(gè)猜想的基礎(chǔ)上的一系列猜想。

如果引力導(dǎo)致了膨脹，而引力就是你所謂的暗物質(zhì)，那么這個(gè)能量就不再暗了，不再神秘了，也不再需要用暗來(lái)指稱了。

因?yàn)楝F(xiàn)存的宇宙學(xué)幾乎整個(gè)停留在單一宇宙的研究上，所以我們無(wú)須違背它的任何原理。據(jù)我所知，標(biāo)準(zhǔn)模型尚未受到攻擊，它只是在一個(gè)更小的范圍內(nèi)運(yùn)行。同時(shí)，自然法則在這兒將被假定到處都一樣。事實(shí)上，我們宇宙的機(jī)制有助于我們理解這個(gè)假想的母宇宙。例如，一套通用的機(jī)制使恒星在我們的宇宙中形成，使宇宙在母宇宙中形成。

5.引力源點(diǎn)

正如上面第三點(diǎn)所說(shuō)，這兒有東西。但它是什么樣的東西呢？它既不是物質(zhì)也不是能量，但卻是所有事物中最基本的事物，是第三種東西。因?yàn)槲覀冎浪鼡碛械奈ㄒ坏男再|(zhì)就是引力，所以我稱它為一小片純引力。

我要說(shuō)，這就是我所認(rèn)為的神秘的暗物質(zhì)。這是一個(gè)小片（或者它可能是一個(gè)毛球或無(wú)論什么，但由于它的黏性，我要說(shuō)它是一個(gè)小片），沒有質(zhì)量，沒有能量，與我們有聯(lián)系的事物都沒有這種性質(zhì)。我把這種引力小片叫做引力源點(diǎn)。

當(dāng)我把暗物質(zhì)拋到窗外的時(shí)候，我要提到引力源點(diǎn)所具有的另外的屬性，因?yàn)檫@是整個(gè)方案起作用的關(guān)鍵。首先，它非常微小，這是我們看不見它的一個(gè)原因。把它看做一個(gè)粒子，無(wú)窮地小，以致小小一夸克看起來(lái)就跟鄰近它的太陽(yáng)系一樣大，這要審慎得多。

6.隨機(jī)布朗運(yùn)動(dòng)

為了保持簡(jiǎn)易，我認(rèn)為最方便的說(shuō)法就是，在這個(gè)母宇宙中有無(wú)限的時(shí)間和空間。這是無(wú)限和永恒，并且包含無(wú)限數(shù)量的恒星。

正如同樣的原理適用于所有星系，也同樣適用于我們太陽(yáng)系。簡(jiǎn)單性表明，我們假定自然原理在母宇宙中和在我們的宇宙中是一樣的。還記得我們先前說(shuō)過(guò)，一些宇宙學(xué)家認(rèn)為，黑洞是在宇宙初期形成的嗎？論據(jù)是，如果假定黑洞是某種真空度升高的物質(zhì)，直到它們變得如此之大，以致向內(nèi)塌陷，形成使光也無(wú)法逃逸的事界，那么，物質(zhì)的密度是不夠的。除了質(zhì)量以外，還需要運(yùn)動(dòng)、擾動(dòng)激發(fā)那個(gè)罐，以便那些黑洞能在宇宙初期形成。我現(xiàn)在要借用這個(gè)概念。

一個(gè)類似的想法適用于有引力源點(diǎn)的母宇宙，這使我保留了關(guān)于引力源點(diǎn)的二個(gè)觀點(diǎn)。我們說(shuō)過(guò)，它們是純引力小片，而且它們非常非常小。

我要做的第三件事是借用我們的老朋友——隨機(jī)布朗運(yùn)動(dòng)。所有那些無(wú)窮盡的微小引力源點(diǎn)像池塘里的小斑點(diǎn)，在不停地運(yùn)動(dòng)。這意味著引力源點(diǎn)攜帶著動(dòng)能?！暗鼈儧]有質(zhì)量呀，”你會(huì)說(shuō)，“這怎么可能？”我們只需把引力看做一種與物質(zhì)和質(zhì)量不同的力。事實(shí)上，我將結(jié)束剛才的認(rèn)識(shí)（也可能放棄），認(rèn)為引力源點(diǎn)是現(xiàn)存世界基本的“事物”。當(dāng)我們制造一個(gè)宇宙的時(shí)候，很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)它是怎樣起作用的。

在600千米的距離上觀看十倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞（模擬圖），背景為銀河系

7.吸積球

所有這些引力源點(diǎn)以隨機(jī)布朗運(yùn)動(dòng)的方式四處飄散。每個(gè)引力源點(diǎn)是那么小，它的引力也那么小，以致任何二個(gè)引力源點(diǎn)實(shí)際上都必須相互靠攏相互粘連。在這個(gè)集合體中，除了吸積球和完成的宇宙，引力源點(diǎn)就是母宇宙全部引力的一個(gè)重要組成部分，是自然中最強(qiáng)大的力量。

越來(lái)越多的引力源點(diǎn)隨機(jī)粘連在一起（正像大得多的氫分子在真空中的宇宙內(nèi)相互尋找），些引力源點(diǎn)很幸運(yùn)地結(jié)合并開始形成一個(gè)吸積球。吸積球四處飄移，直到某一刻，也許它喪失了隨機(jī)布朗運(yùn)動(dòng)。它在母宇宙的總引力中變成一個(gè)固定的點(diǎn)。但是，仍有越來(lái)越多的引力源點(diǎn)飄過(guò)來(lái)。

我們能看見這事發(fā)生嗎？我一度認(rèn)為不能，但現(xiàn)在我發(fā)現(xiàn)，我們沒有理由懷疑，至少運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙在不斷傳來(lái)遙遠(yuǎn)的光暈。所以，也許有某種暗淡的對(duì)日照（對(duì)日照是日光被細(xì)小的星際塵埃微粒反向散射而成）。我們不會(huì)看見引力源點(diǎn)，但它是可以想見的，吸積球可能開始發(fā)出某種能量，這種能量也許來(lái)自無(wú)處不在的隨機(jī)布朗運(yùn)動(dòng)所蓄積的全部動(dòng)能。隨著吸積球不斷增長(zhǎng)，它變成一種陷入自身的時(shí)空引力，并開始吸凈周圍空間的引力源點(diǎn)。

8.關(guān)鍵事件C-1

由于理論上碰巧，當(dāng)一個(gè)黑洞（只是另一個(gè)裝得過(guò)滿的球）形成的時(shí)候，吸積球達(dá)到一個(gè)點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)上，它質(zhì)量的全部引力克服了任何阻力，吸積球塌陷了。球體原材料的性質(zhì)由獨(dú)立的引力源點(diǎn)變成一種原始能量。

9.關(guān)鍵事件C-2

C-1立即收縮到一個(gè)點(diǎn)，這與勒梅特的原始原子一致。這個(gè)原材料變成一種由有形的引力源點(diǎn)和鈦小片構(gòu)成的超高壓物質(zhì)形式，勢(shì)能經(jīng)歷了某種最初的活躍階段。這就是關(guān)鍵事件C-2。

按我的預(yù)想，C-2是一個(gè)極短的瞬間，而就在這一瞬間，勒梅特著名的原始原子形成了。這是一種難以置信的壓力狀態(tài)，且二者都極其短暫，無(wú)法持續(xù)。吸積球恰好在這時(shí)被壓縮到一個(gè)點(diǎn)。

10.關(guān)鍵事件C-3

很快，同大爆炸一樣，C-2的原料粉碎了。在壓縮的C-2里面所儲(chǔ)存的全部東西一下子飛散了，正如我們所知道的——宇宙誕生了。時(shí)空開始膨脹，在標(biāo)準(zhǔn)模型中，產(chǎn)生了隨之而來(lái)的所有情況。這是一個(gè)巨大暴力和干擾的高能時(shí)期，最終出現(xiàn)了我們所知的宇宙。

有三種類型的原料向前飛，我稱之為C-3。大多數(shù)小片現(xiàn)在緊緊地混合在一起，它們是最原始的物質(zhì)。

11.暗物質(zhì)

大量的C-3巨塊粉碎飛散，這便是我們察覺的黑暗的東西，叫做暗物質(zhì)。

12.黑洞

大量的C-3原料在吸積球里被巨大的引力緊緊地連在一起，這些巨塊變成黑洞，猛地將原始物質(zhì)的巨大斑塊吸附在一起，然后將經(jīng)歷無(wú)數(shù)漫長(zhǎng)的歲月，慢慢地沸騰分離開來(lái)——要是真會(huì)這樣的話。

13.C-3可見的

少量的C-3原料，也許是4%，從位于C-2宇宙的原始點(diǎn)向四面八方逃逸。許多這種可見原料有大量的能量，它把自己包裹在黑洞周圍。

事實(shí)上，根據(jù)我們?cè)阢y河系的觀測(cè)數(shù)據(jù)，不可見原料似乎比可見原料要多得多。三類C-3原料形成黑洞、可見恒星的漩渦和不可見的小片巨塊。

14.永恒的循環(huán)

母宇宙立即開始工作，它以巨大的引力把新生的宇宙拉開。這個(gè)過(guò)程可能需要數(shù)百億年。

在膨脹的宇宙外緣，是我所稱的宇宙隙。這是母宇宙內(nèi)的一個(gè)界線，我們這個(gè)宇宙的成長(zhǎng)，還沒有越過(guò)這個(gè)界線。我們宇宙的膨脹，跟隨所有預(yù)期的事件。當(dāng)膨脹減緩到一個(gè)點(diǎn)，那兒是母宇宙的真空地帶，飄浮著引力源點(diǎn)，這時(shí)候，有可能來(lái)自我們的宇宙的某些黑洞原料，實(shí)際上會(huì)成為新的吸積球的種子原料。

乍一想，母宇宙里未必會(huì)飄移著宇宙，因?yàn)殡m然它們的質(zhì)量會(huì)是一個(gè)巨大的吸引子，但這吸引子必須對(duì)抗更大的母宇宙質(zhì)量集合體。如果母宇宙從四面八方平均用力拉扯，這些宇宙就會(huì)傾向于保持固定位置。問(wèn)題是，在母宇宙內(nèi)是否有若干個(gè)較大的宇宙結(jié)構(gòu)，就像宇宙中有若干個(gè)巨大的星云結(jié)構(gòu)那樣？

吸積球周圍的真空問(wèn)題值得進(jìn)一步思考。如果說(shuō)宇宙不是某種形式的氣泡或者膜，而只是母宇宙內(nèi)的一個(gè)屬性，就像銀河系不是被包裹在膜里一樣，那么，宇宙真空就可以解釋為吸積球留下的虛空。如果這樣的話，這個(gè)問(wèn)題就變成，某些自由飄浮而沒有被星云捕獲的看不見的物質(zhì)，是否會(huì)是自然飄浮在母宇宙中的引力源點(diǎn)原料，而不是我們這個(gè)宇宙的一部分。

同時(shí)，又提出了另一個(gè)問(wèn)題，來(lái)自母宇宙本身的自由飄浮的引力源點(diǎn)，是否開始飄入我們這個(gè)宇宙的引力場(chǎng)？