平均律 维基
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根據中非Boshongo人的傳說,世界太初只有黑暗、水和偉大的Bumba上帝。一天,Bumba胃痛發作,嘔吐出太陽。太陽灼幹了一些水,留下土地。他依然胃痛不止,又吐出了月亮和星斗,然後吐出一些動物,豹、鱷魚、烏龜、最後是人。

  這個創世紀的 神話,和其它很多神話一樣,試圖回答我們大家都想詰問的題目:為甚麼我們在此?我們從何而來?一般的答案是,人類的起源是發生在比較近期的事。人類正在知識上和技術上不斷地取得進步。這樣,它不可能存在那末久,否則的話,它應當取得更大的進步。這一點乃至在更早的時候就應當很清楚了。

  例如,依照Usher主教《創世紀》把世界的創生定於公元前4004年10月23日上午9時。另外一方面,諸如山嶽和河流的自然環境,在人的生命周期里改變甚微。所以人們通常把它們當作不變的背景。要麼作為空洞的風景已存在了無窮久,要麼是和人類在相同的時刻被創生出來。

  但是並非所有人都喜歡宇宙有個開真箇思想。例如,希臘最著名的哲學家亞里士多德,相信宇宙已存在了無窮久的時間。某種永久的東西比某種創生的東西更完善。他提出我們之所以看到發展處於這個情形,那是由於洪水或其它自然災難,不斷重複地讓文明回復到萌芽階段。信仰永久宇宙的動機是想避免求助於神意的干涉,以創生宇宙並啟始運行。相反地,那些相信宇宙具有開真箇人,將開端當作上帝存在的論據,把上帝當作宇宙的第一緣由或原動力。

  假如人們相信宇宙有一個開端,那末很明顯的題目是,在開端之前發生了甚麼?上帝在創造宇宙之前,他在做甚麼?他是在為那些詰問這類題目的人預備地獄嗎?德國哲學家伊曼努爾.康德十分關心宇宙有無開真箇題目。他覺得,不管宇宙有無開端,都會引發邏輯矛盾或二律背反。假如宇宙有一個開端,為甚麼在它起始之前要等待無窮久。他將此稱為正題。另外一方面,假如宇宙已存在無窮久,為甚麼它要花費無窮長的時間才到達現在這個階段。他把此稱為反題。不管正題還是反題,都是基於康德的假定,幾近所有人也是這麼辦的,那就是,時間是盡對的,也就是說,時間從無窮的過往向無窮的將來流逝。時間獨立於宇宙,在這個背景中,宇宙可以?(此 資 料 轉 貼 於嬖冢材芄徊淮嬖凇?

  直至今天,在很多科學家的心中,依然保持這樣的圖景。然而,1915年愛因斯坦提出他的革命性的廣義相對論。在該理論中,空間和時間不再是盡對的,不再是事件的固定背景。相反地,它們是動氣力,宇宙中的物質和能量確定其外形。它們只有在宇宙當中才能夠定義。這樣談論宇宙開端之前的時間是毫無意義的。這有點兒像往尋覓比南極還南的一點沒故意義一樣。它是沒有定義的。

  假如宇宙隨時間本質上不變,正如20世紀20年代之前一般以為的那樣,就沒有理由禁止在過往任意早的時刻定義時間。人們總可以將歷史往更早的時刻延展,在這個意義上,任何所謂的宇宙開端都是人為的。因而,情形可以是這樣,這個宇宙是往年創生的,但是所有記憶和物理證據都顯得它要古老很多。這就產生了有關存在乎義的精深哲學題目。我將採用所謂的實證主義方法來對付這些題目。在這個方法中,其思想是,我們依照我們構造世界的模型來解釋自己感官的輸進。人們不能詢問這個模型是否是代表實在,只能問它能否行得通。首先,假如依照一個簡單而優雅的模型可以解釋大量的觀測;其次,假如這個模型作出可能被觀察檢驗,也可能被證偽的明確預言,這個模型即是一個好模型。

  根據實證主義方法,人們可以比較宇宙的兩個模型。第一個模型,宇宙是往年創生的,而另外一個是宇宙已存在了遠為久長的時間。一對孿生子在比一年前更早的時刻誕生,已存在了久於一年的宇宙的模型能夠解釋像孿生子這樣的事物。

  另外一方面,宇宙往年創生的模型不能解釋這類事件,因此第二個模型更好。人們不能詰問宇宙是否是在一年前確切存在過,或僅僅顯得是那樣。在實證主義的方法中,它們沒有區別。

  在一個不變的宇宙中,不存在一個自然的起始之點。然而,20世紀20年代當埃德溫.哈勃在威爾遜山上開始利用100英寸的看遠鏡進行觀測時,情形發生了根本的改變。哈勃發現,恆星並非均勻地散佈於整個空間,而是大量地聚集在稱為星系的團體當中。

  哈勃丈量來自星系的光,進而能夠確定它們的速度。他預感向我們飛來的星系和離我們飛往的星系一樣多。這是在一個隨時間不變的宇宙中應有的。但是令哈勃驚奇的是,他發現幾近所有的星系都飛離我們而往。另外,星系離開我們越遠,則飛離得越快。宇宙不隨時間不變,不像本來所有人以為的那樣。它正在膨脹。星系之間的間隔隨時間而增大。

  宇宙膨脹是20世紀或任何世紀最重要的智力發現之一。它轉變了宇宙是否是有一個開真箇爭辯。假如星系現在正分開運動,那末,它們在過往一定更加靠近。假如它們過往的速度一直不變,則大約150億年之前,所有星系應當一個落在另外一個上。這個時刻是宇宙的開端嗎?

  很多科學家依然不喜歡宇宙具有開端。由於這仿佛意味着物理學崩潰了。人們就不能不往求助於外界的作用,為方便起見,可以把它稱作上帝,往確定宇宙如何起始。因此他們提出一些理論。在這些理論中,宇宙此刻正在膨脹,但是沒有開端。其中之一便是邦迪、高爾德和霍伊爾於1948姆段鬧姨醄霍金北京《宇宙的起源》演講全文(2)http://www.FwJIa.cOM 歡迎您訪問范..文.家]供整理}晏岢齙奈群閭礪邸?

  在穩恆態理論中,其思想是,隨着星系離開,由假定中的在整個空間連續創生的物質構成新的星系。宇宙會永久存在,而且在所有時間中都顯得一樣。這最後的性質從實證主義的觀點來看,作為一個可以用觀測來檢驗的明確預言,具有巨大的優點。在馬丁.萊爾領導下的劍橋射電觀測天文小組,在20世紀60年代早期對弱射電源進行了調查。這些源在天空散佈得相當均勻,表明大部份源位於銀河系之外。均勻而言,較弱的源離得較遠。

  穩恆態理論預言了源的數目對應於源強度的圖的外形。但是觀測表明,微弱的源比預言的更多,這表明在過往源的密度較高。這就和穩恆態理論的任何東西在時間中都是不變的基本假定相衝突。由於這個,也由於其它緣由,穩恆態理論被拋棄了。

  還有另外一種避免宇宙有一開真箇企圖是,建議存在一個早先的收縮相,但是由於旋轉和局部的無規性,物質不會落到同一點。相反,物質的不同部份會相互錯開,宇宙會重新膨脹,這時候密度保持有限。兩位***人利弗席茲和哈拉尼科夫實際上宣稱,他們證明了,沒有嚴格對稱的一般收縮總會引發反彈,而密度保持有限。這個結果對馬克思主義列寧主義的唯物辯證法十分便利,由於它避免了有關宇宙創生的難以應付的題目。因此,這對蘇聯科學家而言成為一篇信仰的文章。

  當利弗席茲和哈拉尼科夫發表其斷言時,我是一位21歲的研究生,為了完成博士論文,我正在尋覓一個題目。我不相信他們所謂的證明,因而就着手和羅傑.彭羅斯一起發展新的數學方法往研究這個題目。我們證明了宇宙不能反彈。假如愛因斯坦的廣義相對論是正確的,就存在一個奇點,這是具有無窮密度和無窮時空曲率的點,時間在那裏有一個開端。

  在我得到第一個奇點結果數月以後,即1965年10月,人們得到了確認宇宙有一個非常密集開真箇思想的觀察證據,那是發現了貫串整個空間的微弱的微波背景。這些微波和你使用的微波爐的微波是一樣的,但是比它微弱多了。它們只能將匹薩加熱到攝氏負270.4度,乃至沒法將匹薩化凍,更不用說烤熟它。實際上你自己就可以夠觀察到這些微波。把你的電視調到一個空的頻道往,在熒幕上看到的雪花的百分之幾就回因於這個微波背景。早期非常熱和密集狀態遺留下的輻射是對這個背景的唯一的公道解釋。隨着宇宙膨脹,輻射一直冷卻下來,直至我們今天觀察到它的微弱的殘餘。

  固然彭羅斯和我自己的奇性定理預言,宇宙有一個開端,這些定理並沒有告知宇宙如何起始。廣義相對論方程在奇點處崩潰了。這樣,愛因斯坦理論不能預言宇宙如何起始,它只能預言一旦起始後如何演變。人們對彭羅斯和我的結果可有兩種態度。一種是上帝由於我們不能理解的緣由,選擇宇宙的啟始方式。這是約翰.保羅教的觀點。在梵蒂岡的一次宇宙論會議上,這位教皇告知代表們,在宇宙起始以後,研究它是可以的。但是他們不應當探究起始的本身,由於這是創生的時刻,這是上帝的事體。我暗自慶幸,他沒故意想到,我在會議上發表了一篇論文,恰好提出宇宙如何起始。我可不想像伽利略那樣眥範文之家提[http://www.fwJIa.cOM (本文來自,轉載請保留此標記。)壞萁桓誚灘門刑?

  對我們結果的另外解釋,這也是得到大多數科學家贊同的解釋。這個結果顯示,在早期宇宙中的非常強大的引力場中,廣義相對論崩潰了,必須用一個更完備的理論來取代它。由於廣義相對論沒有留意到物質小標準結構,而後者是由量子理論制約的,所以人們預感總要進行這類取代。在通常情況下,由於宇宙的標準和量子理論的微觀標準相比較極其巨大,所以是否是取代無所謂。但是當宇宙處於普朗克標準,也就是1千億億億億分之一米時,這兩個標準變成相同,必須考慮量子理論。

  為了理解宇宙的起源,我們必須把廣義相對論和量子理論相結合。里查德.費恩曼對歷史求和的思想仿佛是實現這個目標的最好方法。里查德.費恩曼是一位多姿多彩的人物。他在帕沙迪那的***舞酒吧里敲小鼓,又是加州理工學院出色的物理學家。他提議一個系統從狀態A到狀態B經過所有可能的路徑或歷史。

  每個路徑或歷史都有一定的振幅和強度。而系統從A到B的概率是將每個路徑的振幅加起來。存在一個由蘭乾酪製成月亮的歷史。但是其振幅很低。這對老鼠來講不是一個好消息。

  宇宙現在狀態的概率可將結局為這個狀態的所有歷史迭加得到。但是這些歷史如何起始的呢?這是一個改頭換面的起源題目。是否是需要一個造物主下達命令,宇宙如此這般起始呢?還是由科學定律來確定宇宙的初始條件呢?

  事實上,即使宇宙的歷史回到無窮的過往,這個題目依然存在。但是假如宇宙只在150億年前起始,這個題目就更加急切。詢問在時間的開端會發生甚麼,有點像當人們以為世界是平坦的,詢問在世界的邊沿會發生甚麼一樣。世界是一塊平板嗎?海洋從它邊沿上傾注下往嗎?我已用實驗對此驗證過。我環球旅行過,我並沒有掉下往。

  正如大家知道的,當人們意想到世界不是一塊平板,而是一個曲折的面時,在宇宙的邊沿發生甚麼的題目就被解決了。然而,時間仿佛不同。它顯得和空間相分離。像是一個鐵軌模型。假如它有一個開端,就必須有人往啟動火車運行。

  愛因斯坦的廣義相對論將時間和空間同一成時空。但是時間依然和空間不同,它正像一個通道,要麼有開端和終結,要麼無窮地伸展出往。然而,詹姆.哈特爾和我意想到,當廣義相對論和量子論相結合時,在極端情形下,時間可以像空間中另外一方向那樣行為。這意味着,和我們擺脫世界邊沿的方法類似,可以擺脫時間具有開真箇題目。

  假定宇宙的開端正如地球的南極,其緯度取時間的角色。宇宙就在南極作為一個起始點。隨着往北運動,代表宇宙標準的常緯度的圓就膨脹。詰問在宇宙開端之前發生了甚麼是沒故意義的題目。由於在南極的南邊沒有任何東西。

  時間,用緯度來丈量,在南極處有一個開端。但是南極和其它的點非常相像。最少我聽他人這麼講的。我往過南極洲,沒有往過南極。

  一樣的自然定律正如在其它地方一樣,在南極成立。長時間以來,人們說宇宙的開端是正常定律失效的地方,所以宇宙不應當有開端。而現在,宇宙的開端由科學定律來制約,所以反對宇宙有?([!--t資/料來.源,於:/網 ]霍金北京《宇宙的起源》演講全文(4)www.fwJIa.com 】 娓雎壑げ輝儷閃ⅰ?

  詹姆.哈特爾和我發展宇宙自發創生的圖景有一點像泡泡在沸騰的水中構成。

  其思想是,宇宙最可能的歷史像是泡泡的表面。很多小泡泡出現,然後再消失。這些對應於微小的宇宙,它們膨脹,但在依然處於微觀標準時再次坍縮。它們是另外可能的宇宙,由於不能維持足夠長的時間,來不及發展星系和恆星,更不用說聰明生命了,所以我們對它們沒有多大愛好。然而,這些小泡泡中的一些會膨脹到一定的標準,到那時可以安全地迴避坍縮。它們會繼續以不斷增大的速率膨脹,構成我們看到的泡泡。它們對應於開始以不斷增加的速率膨脹的宇宙。這就是所謂的暴脹,正如每年的價格上漲一樣。

  通貨膨脹的世界紀錄應回一戰以後的德國。在18月期間價格增大了一千萬倍。但是,它和早期宇宙中的暴脹相比實在微不足道。宇宙在比一秒還微小很多的時間裏膨脹了十的30次方倍。和通貨膨脹不同,早期宇宙的暴脹是非常好的事情。它產生了一個非常巨大的均勻的宇宙,正如我們觀察到的。然而,它不是完全均勻的。在對歷史求和中,稍微具有無規性的歷史和完全均勻和規則歷史的概率幾近相同。因此,理論預言早期宇宙很多是稍微不均勻的。這些無規性在從不同方向來的微波背景強度上引發小的變化。利用MAP(微波各向異性)衛星已觀察到微波背景,發現了和預言完全一致的變化。這樣,我們知道自己正在正確的道路上前進。

  早期宇宙中的無規性,意味着在有些區域的密度,比其它地方的稍高。這些額外密度的引力吸引使這個區域的膨脹減緩,而且終究能夠使這些區域坍縮構成星系和恆星。請仔細看這張微波天圖。它是宇宙中一切結構的藍圖。我們是極早期宇宙的量子起伏的產物。上帝的確在擲骰子。

  在過往的百年間,我們在宇宙學中取得了驚人的進步。廣義相對論和宇宙膨脹的發現,粉碎了永久存在並將永久繼續存在的宇宙的古老圖象。取而代之,廣義相對論預言,宇宙和時間本身都在大爆炸處起始。它還預言時間在黑洞裏終結。宇宙微波背景的發現,和黑洞的觀測,支持這些結論。這是我們的宇宙圖象和實在本身的一個深進的改變。

  固然廣義相對論預言了,宇宙來自於過往一個高曲率的時期,但它不能預言宇宙如何從大爆炸構成。這樣,廣義相對論本身不能回答宇宙學的核心題目,為甚麼宇宙如此這般。然而,假如廣義相對論和量子論相合併,就可能預言宇宙是如何起始的。它開始以不斷增大的速率膨脹。這兩個理論的結合預言,在這個稱作暴脹的時期,微小的起伏會發展,導致星系、恆星和宇宙中所有其它結構的構成。對宇宙微波背景中的小的非均勻性的觀測,完全證實了預言的性質。這樣,我們仿佛正朝着理解宇宙起源的正確方向前進,固然還有很多工作要做。當我們通過精密丈量空間航空器之間間隔,進而能夠檢測到引力波,就會打開極早期宇宙的新窗口。引力波從最早的時刻自由地向我們傳播,所有參與的物質都沒法阻礙它。與此相比較,自由電子屢次地散射光。這類散射一直進行到30萬? (霍金北京《宇宙的起源》演講全文(5)來 源 於 f范/文-家網 www.fwJIa.COm } 旰蟮繾穎荒壑啊?

  固然我們已取得了一些偉大成功,並非一切都已解決。我們觀察到,宇宙的膨脹在長時間的變緩以後,再次加速。對此理論還不能理解清楚。缺少這類理解,對宇宙的未來還沒法確定。它會繼續地無窮地膨脹下往嗎?暴脹是一個自然定律嗎?或宇宙終究會再次坍縮嗎?新的觀測結果,理論的進步正迅速湧來。宇宙學是一個非常激動人心和活躍的學科。我們正接近回答這古老的題目:我們為甚麼在此?我們從何而來?

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