我常說(shuō)：“洞察宇宙的身世，是人類(lèi)智慧的驕傲。”保羅·哈爾彭這部《創(chuàng)世之辯：伽莫夫、霍伊爾和宇宙大爆炸》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《創(chuàng)世之辯》），正是人類(lèi)立足現(xiàn)代科學(xué)探索宇宙起源的忠實(shí)寫(xiě)照。

宇宙中的天體五花八門(mén)。在太陽(yáng)系內(nèi)，有太陽(yáng)、行星、衛(wèi)星、彗星等；在太陽(yáng)系外，數(shù)以千億計(jì)的恒星、大量的星云、星際物質(zhì)等組成一個(gè)典型的星系——銀河系。如今人類(lèi)在宇宙中觀(guān)測(cè)所及的星系已經(jīng)超過(guò)千億。以星系為基本單元組成的天體系統(tǒng)，按成員數(shù)由少而多，依次有星系群、星系團(tuán)、超星系團(tuán)，乃至規(guī)模更宏偉的各種宇宙大尺度結(jié)構(gòu)。今天，天文學(xué)家還知曉宇宙中的全部物質(zhì)實(shí)際上由三大部分組成，即普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量。其中普通物質(zhì)所占的比例尚不足5%，如何查明暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)則依然令科學(xué)家們絞盡腦汁。

幾千年來(lái)，人類(lèi)的宇宙觀(guān)念經(jīng)歷了天翻地覆的變化。簡(jiǎn)而言之這可以分為四個(gè)階段：古代樸素的宇宙觀(guān)、地心宇宙體系、日心宇宙體系以及現(xiàn)代宇宙學(xué)說(shuō)。世界各古老文明對(duì)于宇宙結(jié)構(gòu)各有不同的樸素猜測(cè)。例如，中國(guó)古代的早期蓋天說(shuō)認(rèn)為天似穹廬，籠罩著平坦的大地。古希臘天文學(xué)家建立的地心宇宙體系在歐洲流行了千余年之久，認(rèn)為地球是宇宙的中心，群星在各自的天球上繞地球運(yùn)行，最外層的是恒星天球。16世紀(jì)，波蘭天文學(xué)家哥白尼提出的日心宇宙體系主張?zhí)?yáng)位于宇宙中心，包括地球在內(nèi)的行星皆繞日運(yùn)行，恒星天球則與地心宇宙體系所述無(wú)大差異。在現(xiàn)代宇宙學(xué)說(shuō)中，當(dāng)今居主導(dǎo)地位的是大爆炸宇宙論，它的提出和發(fā)展乃是本書(shū)的主線(xiàn)。

人類(lèi)有關(guān)宇宙演化的觀(guān)念，主要體現(xiàn)在兩方面。一是宇宙中各種天體的演化，二是宇宙作為一個(gè)整體的演化。例如，“恒星”一語(yǔ)的“恒”字，原意為固定不變：不僅群星的空間位置不變，而且其自身狀態(tài)亦不變。但實(shí)際上，所有的恒星卻既在運(yùn)動(dòng)又在演化，唯“恒星”一詞沿用如故。至于宇宙作為一個(gè)整體，人們?cè)缦纫恢闭J(rèn)為盡管存在著局部的運(yùn)動(dòng)變化，宇宙整體上卻是靜止不變的。20世紀(jì)，隨著現(xiàn)代宇宙學(xué)的進(jìn)展，這種陳舊僵化的觀(guān)念已被徹底擯棄。

現(xiàn)代宇宙學(xué)由理論和觀(guān)測(cè)兩大部分構(gòu)成，它們相輔相成，攜手前行。1917年，愛(ài)因斯坦發(fā)表論文《根據(jù)廣義相對(duì)論對(duì)宇宙學(xué)所作的考察》，標(biāo)志著現(xiàn)代理論宇宙學(xué)的開(kāi)端。愛(ài)因斯坦本人建立的是一個(gè)“靜態(tài)、有限、無(wú)界”的宇宙模型。1922年，俄國(guó)數(shù)學(xué)家弗里德曼（A. Friedmann）以廣義相對(duì)論為基礎(chǔ)論證了宇宙隨時(shí)間膨脹的可能性。1927年，比利時(shí)天文學(xué)家勒梅特（G. Lema？tre）又導(dǎo)出了我們的宇宙隨著時(shí)間而膨脹的結(jié)論。

1929年，美國(guó)天文學(xué)家哈勃（E. Hubble）發(fā)表《河外星云距離與視向速度的關(guān)系》一文，堪稱(chēng)現(xiàn)代觀(guān)測(cè)宇宙學(xué)的開(kāi)山之作。文中論證了距離我們?cè)竭h(yuǎn)的河外星云，其離開(kāi)我們而去的運(yùn)動(dòng)速度就越大，兩者之間存在著良好的正比關(guān)系。這就是聞名于世的“哈勃定律”。后來(lái)，“河外星云”一詞為“河外星系”所取代，但哈勃定律在更大的時(shí)空尺度上依然成立。1930年，英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓（A. Eddington）將哈勃的發(fā)現(xiàn)解釋為宇宙的整體膨脹效應(yīng)。容易理解，在這樣的膨脹宇宙中，所有的星系都在彼此四散分離，而并非只是遠(yuǎn)離我們而去。

1932年勒梅特提出，今天的宇宙由一個(gè)溫度極高、體積極小、密度極大的“原始原子”爆發(fā)、膨脹而來(lái)，爆炸的碎片后來(lái)形成無(wú)數(shù)的星系，至今仍在向四面八方飛散開(kāi)去。1940年代后期，美籍俄裔物理學(xué)家伽莫夫（G. Gamow）及其合作者繼承并發(fā)展勒梅特的思想，從理論上計(jì)算了宇宙原初爆炸的溫度，計(jì)算了應(yīng)有多少能量轉(zhuǎn)化為各種基本粒子，進(jìn)而又怎樣形成各種原子，等等。幾十年來(lái)，這種大爆炸宇宙論不斷改善，成功地預(yù)言和解釋了眾多的天文觀(guān)測(cè)事實(shí)，從而成為當(dāng)代宇宙學(xué)的主流理論。鑒于勒梅特對(duì)現(xiàn)代宇宙學(xué)理論做出的歷史性貢獻(xiàn)，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)于2018年決議將哈勃定律重新命名為“哈勃-勒梅特定律”。

創(chuàng)世之辯的詳情當(dāng)然遠(yuǎn)非上述故事梗概那么簡(jiǎn)單。1940年代后期，幾乎與伽莫夫等人的大爆炸宇宙論同時(shí)，另一種宇宙演化理論——穩(wěn)恒態(tài)宇宙論也登場(chǎng)了，英國(guó)天文學(xué)家霍伊爾（F. Hoyle）是力主此說(shuō)的代表人物。穩(wěn)恒態(tài)宇宙論認(rèn)為，宇宙雖然在單調(diào)地膨脹，但它在空間上保持均勻且各向同性，在時(shí)間上也保持穩(wěn)定。這就要求在宇宙膨脹的過(guò)程中，物質(zhì)密度保持不變，因此物質(zhì)應(yīng)該連續(xù)不斷地從虛空中誕生。

在今天看來(lái)，穩(wěn)恒態(tài)宇宙論的主張似乎是太奇特了。在歷史上，穩(wěn)恒態(tài)宇宙論所預(yù)言的星系分布、宇宙射電源計(jì)數(shù)等都與天文觀(guān)測(cè)不符，兼之它又難以解釋宇宙微波背景輻射，因此到1960年代末已漸趨式微。人們不免困惑：作為一名成果豐碩的知名科學(xué)家，霍伊爾究竟為何遲遲“不服輸”，直至1990年代還繼續(xù)發(fā)文，對(duì)穩(wěn)恒態(tài)理論修修補(bǔ)補(bǔ)？《創(chuàng)世之辯》一書(shū)對(duì)霍伊爾的思維模式多有探討，這對(duì)理解上述問(wèn)題頗有裨益。

《創(chuàng)世之辯》構(gòu)思獨(dú)到，下筆用心。它緊抓要領(lǐng)，又注重細(xì)節(jié)。書(shū)中圍繞伽莫夫和霍伊爾這兩位主角先后亮相的科學(xué)家可謂群英薈萃，他們的戲份各有輕重，作者著墨也濃淡有致。史事記實(shí)與人物列傳有機(jī)交織的架構(gòu)，更使本書(shū)引人入勝。

有人把霍伊爾和伽莫夫看作創(chuàng)世之辯中的一對(duì)冤家。其實(shí)，他們?nèi)珶o(wú)私怨。他倆的獨(dú)特秉性，在《創(chuàng)世之辯》中時(shí)有生動(dòng)的描述。伽莫夫是在諸多學(xué)科之間跳來(lái)跳去且皆有建樹(shù)的“頑童”。例如，除了宇宙大爆炸理論，他對(duì)原子核物理學(xué)也貢獻(xiàn)良多。在生物化學(xué)中，他于1954年提出，核酸對(duì)于蛋白質(zhì)的合成起著某種“遺傳密碼”的作用，并率先提出此種“遺傳密碼”由核苷酸三聯(lián)體組成。盡管其理論細(xì)節(jié)有瑕，但他首創(chuàng)的這種觀(guān)念總體上卻是正確的。同時(shí)，伽莫夫還是一位獨(dú)具魅力的科普大家。他的科普作品膾炙人口，被譯成多種文字流行于世，包括中文版的《物理世界奇遇記》《從一到無(wú)窮大》等。

1968年伽莫夫去世了，終年64歲。他未能獲得諾貝爾獎(jiǎng)，但在其身后，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)卻多次授予與大爆炸宇宙論密切相關(guān)的項(xiàng)目。最典型者如彭齊亞斯（A. Penzias）和威爾遜（R. Wilson）因在1965年發(fā)現(xiàn)大爆炸預(yù)言的宇宙微波背景輻射，而于1978年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。此外，也有諸多諾獎(jiǎng)得主對(duì)他欽佩有加。例如，因發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)而獲得1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的沃森（J. Watson），多年后在其《基因·女郎·伽莫夫》一書(shū)中說(shuō)道：伽莫夫“同時(shí)涉足這些領(lǐng)域……他從不指望每次探索都有結(jié)果，因而總是在過(guò)程中尋找樂(lè)趣。如今回首自己的人生，才明白喬（伽莫夫的昵稱(chēng)）的睿智遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我最初對(duì)他的評(píng)價(jià)?！?/p>

霍伊爾比伽莫夫小11歲，生于1915年。他的研究領(lǐng)域也非常廣泛。其中宇宙中的元素合成理論是一項(xiàng)影響深遠(yuǎn)的重大成果。這一理論詳細(xì)闡釋了宇宙中各種元素及其同位素的形成過(guò)程。參與合作研究的共有4位科學(xué)家：天文學(xué)家杰弗里·伯比奇（G. Burbidge）和瑪格麗特·伯比奇（M. Burbidge）夫婦、核物理學(xué)家福勒（W. Fowler）以及霍伊爾本人。合作者公認(rèn)霍伊爾是這一理論的創(chuàng)始人，貢獻(xiàn)也最大。1983年，此項(xiàng)成果奪得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但獲獎(jiǎng)人是福勒而不是霍伊爾。世人對(duì)此猜測(cè)紛紛，甚至福勒本人也感到驚奇，他在自傳中寫(xiě)道：“恒星中由核聚變產(chǎn)生新元素的概念是霍伊爾于1946年首次建立的。這提供了一種解釋宇宙中比氦重的元素產(chǎn)生的途徑……霍伊爾推測(cè)，其他更罕見(jiàn)的元素可以在超新星爆發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生?！苯芨ダ铩げ绕鎰t在2008年寫(xiě)道：“霍伊爾本應(yīng)因這項(xiàng)工作和其他工作而獲得諾貝爾獎(jiǎng)?；粢翣柕呢暙I(xiàn)被低估了?！绷硗猓粢翣栆餐つ蛞粯?，發(fā)表了大量?jī)?yōu)秀的科普作品，而且是用真名發(fā)表科幻小說(shuō)的少數(shù)當(dāng)代著名科學(xué)家之一。

《創(chuàng)世之辯》同許多科學(xué)讀物一樣，談及愛(ài)丁頓等利用1919年5月29日日全食的機(jī)會(huì)，觀(guān)測(cè)研究星光途經(jīng)太陽(yáng)近旁發(fā)生的偏轉(zhuǎn)，從而證實(shí)了廣義相對(duì)論關(guān)于引力場(chǎng)使光線(xiàn)彎曲的預(yù)言。確實(shí)，日全食太迷人了。20世紀(jì)中國(guó)大地上可見(jiàn)的最后一次日全食，發(fā)生在1997年3月9日，全食帶經(jīng)過(guò)黑龍江省極北的漠河縣。為觀(guān)測(cè)這一奇景，大批天文學(xué)家和愛(ài)好者從全國(guó)各地紛至沓來(lái)。在那里，我遇到了上海市上南中學(xué)劉世鏞老師帶領(lǐng)的學(xué)生天文小組，并合影留念。照片中有一位當(dāng)時(shí)才14歲的少年天文愛(ài)好者，名叫施韡。多年后，他成了一位廣受歡迎的天文普及家。中文版的《創(chuàng)世之辯》正是施韡（網(wǎng)名水兄）的譯作之一，其行文流暢，內(nèi)容準(zhǔn)確，讀來(lái)令人欣喜。借此作序之機(jī)，我祝愿他在科普事業(yè)中不斷取得更出色的成績(jī)！

（作者為天文學(xué)家，資深科普作家兼科技出版人，中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)前副理事長(zhǎng)。本文為《創(chuàng)世之辯：伽莫夫、霍伊爾和宇宙大爆炸》一書(shū)的推薦序，此處略有改動(dòng)。） ■