6月的某個(gè)深夜,我在B站看到一個(gè)UP主繪聲繪色講“宇宙誕生是上帝一聲炸雷”的視頻,背景是爆炸的蘑菇云,字幕寫(xiě)著“大爆炸,宇宙的起點(diǎn)”,彈幕狂刷“NB!終于懂了”。
我一邊點(diǎn)了個(gè)贊,一邊嘆了口氣。
不是UP主不努力,是這事真太容易被誤解了。
宇宙學(xué)這個(gè)領(lǐng)域,名字最坑爹的事件之一,大概就是“Big Bang”中文硬譯成“大爆炸”了。這個(gè)詞誤導(dǎo)了一代又一代人,以為宇宙的起點(diǎn)就像《奧本海默》片尾一樣,是某種核爆級(jí)的轟鳴,炸開(kāi)空間、震碎時(shí)間、噴出星河。
但實(shí)際情況呢?
越研究越發(fā)現(xiàn),它根本沒(méi)炸過(guò)。我們宇宙的誕生,不是一次暴烈釋放,而是一次靜悄悄的拉伸;不是物質(zhì)飛濺,而是空間在緩緩松動(dòng)。
這個(gè)誤會(huì)大到連一些物理老師都在復(fù)述,大到很多紀(jì)錄片和暢銷(xiāo)書(shū)都在錯(cuò)誤傳播。
今天我們就來(lái)?yè)荛_(kāi)迷霧,直面這五個(gè)最流行、最頑固、最有傳播力的“大爆炸神話(huà)”。
神話(huà)一:宇宙的起點(diǎn)是一場(chǎng)爆炸
先從這個(gè)“大爆炸”名字說(shuō)起。
在我們常識(shí)里,爆炸意味著什么?就是某個(gè)點(diǎn)突然釋放出巨大能量,物質(zhì)向外飛濺,動(dòng)靜劇烈,波及四方。對(duì)吧?核爆、手雷、超新星,全是這個(gè)范式。
很多人也以為“大爆炸”就是這樣的劇本:一個(gè)神秘點(diǎn)突然炸開(kāi),星系被炸飛,時(shí)間從此開(kāi)始,物理規(guī)律同步上線(xiàn),宇宙登場(chǎng)。
但這完全錯(cuò)了。
物理學(xué)告訴我們,宇宙不是某個(gè)“點(diǎn)”爆炸了,而是整個(gè)空間本身在膨脹
用一個(gè)著名的比喻:你可以想象宇宙像一團(tuán)正在發(fā)酵的葡萄干面團(tuán),葡萄干是星系,面團(tuán)是空間。隨著時(shí)間推移,面團(tuán)發(fā)起來(lái)了,葡萄干之間的距離也就被拉開(kāi)了。
不是葡萄干自己在動(dòng),而是面團(tuán)變大了。
換句話(huà)說(shuō),是空間在變長(zhǎng),不是星系被炸飛。這聽(tīng)起來(lái)可能沒(méi)那么刺激,但這才是符合廣義相對(duì)論的真相。
我們之所以覺(jué)得“宇宙好像炸開(kāi)了”,只是因?yàn)樵谟^察上發(fā)現(xiàn):越遠(yuǎn)的星系,它的光越偏紅(紅移越大),說(shuō)明它們?cè)凇斑h(yuǎn)離”我們,而且離得越遠(yuǎn),速度越快。這就是“哈勃定律”。
但這是空間在膨脹,不是星系在飛奔。把這個(gè)過(guò)程叫成“爆炸”,就好像你看一個(gè)氣球膨脹,然后說(shuō)“上帝在氣球里點(diǎn)了個(gè)炮仗”。
這不是炮仗,是氣壓,是物理,是時(shí)空在自己的律法中舒展開(kāi)來(lái)。
神話(huà)二:宇宙的“爆炸點(diǎn)”在某個(gè)空間位置
接下來(lái)的誤解也很常見(jiàn):既然是爆炸,那爆炸總得有個(gè)中心點(diǎn)吧?那我們能不能找出宇宙“爆炸”的起源地?它在哪里?我們離它遠(yuǎn)嗎?是不是某顆星星的背后就藏著宇宙的肚臍眼?
你可能要失望了,因?yàn)橛钪鏇](méi)有爆炸中心,因?yàn)檎麄€(gè)宇宙處處都是起點(diǎn)。
在“面團(tuán)模型”里,每一顆葡萄干都可以說(shuō)“我是靜止的,是其他葡萄干在離我遠(yuǎn)去”,這不是錯(cuò)覺(jué),而是空間的幾何本身就是這樣設(shè)計(jì)的。
換句話(huà)說(shuō):從任何一個(gè)星系出發(fā),都可以測(cè)量到相同的宇宙學(xué)紅移,都可以反推回一個(gè)相同的“熱起點(diǎn)”。
這就像你在一艘氣球飛船里,你在氣球的表面,你向任何方向看,都會(huì)看到遠(yuǎn)方的東西在遠(yuǎn)離你。你沒(méi)法指出哪個(gè)地方是氣球“開(kāi)始爆炸”的中心,因?yàn)楸òl(fā)生在整個(gè)氣球表面。
在宇宙學(xué)的語(yǔ)言里,這叫“各向同性”和“宇宙學(xué)原理”。
所以,宇宙并不是在某個(gè)點(diǎn)“炸開(kāi)”,而是在每一個(gè)點(diǎn)、在同一個(gè)時(shí)間,一起開(kāi)始膨脹
中心在哪?答案是到處都是。
神話(huà)三:宇宙曾經(jīng)是一個(gè)無(wú)限熱、無(wú)限密的奇點(diǎn)
這個(gè)說(shuō)法常被寫(xiě)進(jìn)教科書(shū),也被很多宇宙起源動(dòng)畫(huà)照搬:“所有物質(zhì)和能量,曾經(jīng)被壓縮進(jìn)一個(gè)無(wú)限小、無(wú)限熱的點(diǎn)。”
聽(tīng)起來(lái)很威嚴(yán),也很神秘。
但別急,現(xiàn)代宇宙學(xué)早就對(duì)這個(gè)說(shuō)法翻案了。
確實(shí),我們可以從今天的觀測(cè)出發(fā),一路反推宇宙的膨脹過(guò)程:現(xiàn)在涼了,說(shuō)明以前熱;現(xiàn)在稀了,說(shuō)明以前密;現(xiàn)在拉開(kāi)了,說(shuō)明以前緊貼。但如果你想繼續(xù)反推到“無(wú)限小”,就不對(duì)了。
因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn),宇宙并沒(méi)有真的經(jīng)歷“無(wú)限熱”階段
這一發(fā)現(xiàn),來(lái)自于我們對(duì)宇宙微波背景輻射的詳細(xì)觀測(cè)。NASA、ESA等機(jī)構(gòu)發(fā)射了三個(gè)重要衛(wèi)星:COBE、WMAP、Planck,它們測(cè)量了宇宙誕生38萬(wàn)年后留下的“宇宙胎記”——微波背景。
如果宇宙真的起源于一個(gè)“奇點(diǎn)”,我們會(huì)看到一些極端痕跡,比如:
- 極高幅度的溫度波動(dòng);
- 超高能量的粒子殘余;
- 理論預(yù)言的一些奇特粒子(比如磁單極子);
結(jié)果呢?
我們看到的波動(dòng)非常微弱,只有萬(wàn)分之三;沒(méi)看到高能殘余;找不到磁單極子。
這說(shuō)明什么?
說(shuō)明宇宙雖然很熱,但熱得有譜。雖然很密,但沒(méi)密到無(wú)限。我們這個(gè)宇宙,沒(méi)有走到奇點(diǎn)那一步就剎車(chē)了
就像一個(gè)人發(fā)燒,體溫上升,但還沒(méi)燒死,就退燒了。
所以,“奇點(diǎn)宇宙”不是錯(cuò),是個(gè)曾經(jīng)很流行的模型。但被新的證據(jù)推翻了。
科學(xué)進(jìn)步,就是這樣一個(gè)接一個(gè)打臉的過(guò)程。
神話(huà)四:大爆炸是宇宙真正的“起點(diǎn)”
如果說(shuō)奇點(diǎn)不是宇宙的起點(diǎn),那什么是?
這就要講到一個(gè)比“大爆炸”更本質(zhì)的理論:宇宙暴脹(inflation)
你可以理解成,大爆炸只是我們故事的第二章,第一章叫“暴脹宇宙”。
在宇宙誕生的最早時(shí)刻,在我們所謂的“大爆炸”真正開(kāi)始之前,宇宙經(jīng)歷了一個(gè)極短極短但極劇烈的階段,叫“暴脹”。那段時(shí)間,宇宙以指數(shù)速度膨脹,像是一次巨大的空間拉扯。
這個(gè)階段非常重要,因?yàn)樗鉀Q了很多“大爆炸模型”解釋不了的問(wèn)題:
- 宇宙為何如此均勻(“視界問(wèn)題”)?
- 為什么空間幾乎是平的(“平坦性問(wèn)題”)?
- 為什么我們看不到某些高能遺跡(“磁單極子問(wèn)題”)?
暴脹給出了答案:在暴脹階段,這些問(wèn)題被“攤薄”了。
而且暴脹還帶來(lái)了量子漲落,它們?cè)诒┟浿斜焕L(zhǎng),后來(lái)變成了星系的“種子”。
所以你現(xiàn)在能看到夜空中成千上萬(wàn)的星系,是因?yàn)樵谟钪鎰偝錾鷷r(shí),那些量子漣漪被放大,成了我們今天這個(gè)宇宙結(jié)構(gòu)的基底。
這才是宇宙真正的“第一章”。
而且更有趣的是,暴脹模型還告訴我們:宇宙的膨脹并不是從零開(kāi)始,而是從某個(gè)有限大小起步,可能一直在過(guò)去持續(xù)下去。
我們現(xiàn)在看到的大爆炸,只是暴脹停止后的局部劇烈升溫階段
你以為你追到了宇宙的根?其實(shí)你只是從幕布后看到了更深一層帷幔。
神話(huà)五:在大爆炸之前,沒(méi)有空間、沒(méi)有時(shí)間、沒(méi)有物理定律
這條結(jié)論,曾經(jīng)被無(wú)數(shù)哲學(xué)書(shū)和神學(xué)討論拿來(lái)當(dāng)作宇宙玄學(xué)的起點(diǎn)。
“在大爆炸之前,沒(méi)有時(shí)間。”
“在奇點(diǎn)之內(nèi),物理定律失效。”
“我們宇宙是從虛無(wú)中誕生的。”
這些話(huà)聽(tīng)上去很玄妙,有點(diǎn)佛,也有點(diǎn)玄學(xué)。但越來(lái)越多證據(jù)顯示,這些說(shuō)法并不必要
首先,如果你接受宇宙暴脹的存在,那么你就不能說(shuō)“大爆炸是最早的事件”。
因?yàn)楸┟洶l(fā)生在它之前,而且暴脹也有規(guī)則,也在時(shí)空之中運(yùn)行。那說(shuō)明——
空間和時(shí)間早就在那兒了,物理規(guī)律也在起作用
我們不是從虛無(wú)中爆出來(lái)的,而是從一個(gè)遵循物理規(guī)律的宇宙狀態(tài)里滑出來(lái)的。
當(dāng)然,我們還不知道暴脹是不是“最初狀態(tài)”。有可能暴脹也是某種更深層物理機(jī)制的“產(chǎn)物”,比如來(lái)自弦論、多重宇宙,或者別的我們還沒(méi)發(fā)現(xiàn)的“底層代碼”。
但我們能確定一點(diǎn):
大爆炸不是宇宙的起點(diǎn),也不是物理的開(kāi)始
而是一次從高能向低能過(guò)渡的相變,是宇宙這個(gè)“操作系統(tǒng)”升級(jí)前的重啟。
空間、時(shí)間、物理定律,它們并沒(méi)有誕生于大爆炸,而是在它之上運(yùn)行,可能從更遙遠(yuǎn)的“過(guò)去”延續(xù)而來(lái)。
尾聲:宇宙沒(méi)炸,只是悄悄拉開(kāi)了帷幕
走到這一步,你可能會(huì)發(fā)現(xiàn),我們打破的不是幾個(gè)術(shù)語(yǔ)的誤解,而是一整套關(guān)于“起源”的想象方式。
我們習(xí)慣用爆炸來(lái)解釋開(kāi)始,用點(diǎn)火來(lái)形容誕生,總想找一個(gè)響亮的瞬間,替混沌蓋個(gè)章,好讓自己安心。但宇宙沒(méi)有為人類(lèi)的情緒設(shè)計(jì)劇本,它的開(kāi)場(chǎng)并不熱血,甚至沒(méi)什么聲音。
它沒(méi)有大火球,沒(méi)有硝煙,沒(méi)有“3,2,1”的倒計(jì)時(shí)。
宇宙更像是一道拉開(kāi)的帷幕,一條緩緩舒展的曲線(xiàn),一場(chǎng)沒(méi)有終點(diǎn)的風(fēng)。
我們今天所能看到的“起點(diǎn)”,只是那幅帷幕的一角,那條曲線(xiàn)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。更遙遠(yuǎn)的過(guò)去,可能還藏著我們尚未理解的結(jié)構(gòu)、維度、規(guī)律。所謂“大爆炸”,或許只是我們知識(shí)暫時(shí)抵達(dá)的岸邊,而更深處的海洋,仍靜靜沉在時(shí)間之外。
今人常說(shuō)“科學(xué)替代了神話(huà)”,其實(shí)不是。
科學(xué)沒(méi)有替代神話(huà),它只是把神話(huà)從一個(gè)權(quán)威轉(zhuǎn)為一個(gè)旅程,從一個(gè)答案轉(zhuǎn)為一個(gè)提問(wèn)的方式。它不是告訴你“這就是宇宙的來(lái)龍去脈”,而是敢于說(shuō):“那還不一定,我們?cè)僮咦呖础!?/p>
不妨這樣想:
我們不是被某場(chǎng)爆炸拋了出來(lái),而是被某種深不可測(cè)的膨脹輕輕展開(kāi),就像紙鳶、像蒲公英、像時(shí)間自己在打一個(gè)響指。
不是誰(shuí)點(diǎn)了火,而是世界自己決定開(kāi)始。
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