根據(jù)現(xiàn)行的理論，科學(xué)家們普遍認(rèn)為宇宙是在大約150億年前誕生的，宇宙大爆炸是一切的起點(diǎn)，包括時(shí)間和空間。但英國(guó)著名的計(jì)算物理學(xué)家尼爾-圖羅克近日對(duì)這一理論模型發(fā)起了挑戰(zhàn)，認(rèn)為大爆炸并非宇宙的原始起點(diǎn)，這一新觀點(diǎn)在科學(xué)界引起了強(qiáng)烈的爭(zhēng)議。
尼克-圖羅克任教于英國(guó)劍橋大學(xué)，他認(rèn)為，大爆炸只是無垠宇宙的一個(gè)階段，宇宙永遠(yuǎn)都在循環(huán)往復(fù)式地?cái)U(kuò)張和收縮。圖羅克認(rèn)為，不論是時(shí)間還是宇宙，都沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。圖羅克的主張引起了宏理論的懷疑者甚至天主教會(huì)的諸多討伐。但是同時(shí)也博得了不少喝彩聲，并引起人們的好奇。
這是一個(gè)奇怪的想法，雖然圖羅克本人并不認(rèn)為這個(gè)想法比大爆炸理論來得奇怪：一個(gè)奇點(diǎn)，推翻了我們的物理法則，在那里，所有的方程式都無解；并且，所有我們平時(shí)用來解釋我們所在宇宙及其內(nèi)容的理論均不起作用。這些看上去讓人很不舒服理論促使圖羅克以“宏理論”的框架去解釋大爆炸，這是一個(gè)很具爭(zhēng)議并且尚未被證實(shí)的關(guān)于宇宙的理論。根據(jù)該理論，宇宙至少存在于十維，并且由被稱為“宏”的一維元素組成。圖羅克說：“第七個(gè)額外的維數(shù)是兩個(gè)平行物體之間的間隙，被稱為brane。就像兩面平行的鏡子之間的間隙。我們想，如果這兩面鏡子相撞會(huì)發(fā)生什么情況？它可能就是我們所謂的大爆炸?！?br>
以下是圖羅克教授在接受《連線》雜志采訪時(shí)的談話：
《連線》：簡(jiǎn)單地說，您的主張是什么？
尼爾-圖羅克：在我們所勾勒的景象里，在大爆炸之前，就已經(jīng)有了一個(gè)宇宙，而且非常像我們現(xiàn)在所處的宇宙：由低密度的物質(zhì)和一些被稱為“暗能”的物質(zhì)組成。你不妨設(shè)想這樣一個(gè)宇宙，宇宙里充滿了暗能，但暗能實(shí)際上很不穩(wěn)定，結(jié)果，暗能的衰退將兩個(gè)brane拉到一起。這兩個(gè)brane發(fā)生碰撞，然后充滿了輻射，分崩離析地?cái)U(kuò)展開來，形成星系和恒星。然后暗能再一次占據(jù)統(tǒng)治地位。這是將兩個(gè)brane拉近的那個(gè)能量。暗能它們拉回到一起。大爆炸接二連三地發(fā)生。時(shí)間沒有起點(diǎn)。時(shí)間一直存在著。
《連線》：但是仍然沒有起點(diǎn)嗎？
圖羅克：想象一下，在一間充滿空氣的屋子里，所有的這些分子都發(fā)生爆炸。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，這些分子統(tǒng)一進(jìn)行擴(kuò)張--但是，在幾億年后，它們終將停在房間的某個(gè)角落里。如果你看著這個(gè)房間，并讓鐘表往前走，它們最終會(huì)讓自己統(tǒng)一，但是這將會(huì)反轉(zhuǎn)過來，你會(huì)看到它們飛進(jìn)角落，然后又飛出來。如果這是正確的，這意味著時(shí)間在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)往前走。然后在一個(gè)階段，時(shí)間會(huì)失去方向，然后時(shí)間后退，然后，時(shí)間又往前走。這是一個(gè)更大的景象：要理解它我們還遠(yuǎn)得很，但是我敢打賭，就是這么一回事。
但我最主要的興趣在于“奇點(diǎn)”。如果我們不能理解我們的出生地奇點(diǎn)，我們似乎就不可能理解粒子物理的法則。我就想搞懂最后一個(gè)奇點(diǎn)是怎么一回事，其他的奇點(diǎn)的問題留給未來的人們。
《連線》：您如何檢測(cè)這個(gè)理論？
圖羅克：如果宇宙是突然誕生的，并且以指數(shù)上升的加速度擴(kuò)張，你就能從時(shí)空得到重力波。這些重力波會(huì)充滿整個(gè)宇宙。在我們?cè)O(shè)想的模型里，兩個(gè)brane之間的碰撞根本就不會(huì)產(chǎn)生重力波。所以，如果我們能測(cè)量這些重力波，那么我們就能看到哪個(gè)理論是正確的。
史蒂芬-霍金跟我打賭說，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)膨脹的證據(jù)信號(hào)。我說不會(huì)，任他賭多少錢都可以。目前為止他還沒有明說要賭多少錢。他比我有錢，所以他占優(yōu)勢(shì)。
《連線》：你說過大爆炸的標(biāo)準(zhǔn)解釋在鄉(xiāng)下猶太佬那里，但是你這個(gè)解釋看上去也是換湯不換藥。
圖羅克：基本上這是讓方程式有效并且避免無解的唯一方法。我們的理論是在數(shù)學(xué)的允許范圍之內(nèi)的，而不是憑空亂吹。但是，我感覺要一窺早期宇宙舞臺(tái)的空間的方法是激起我們的想象。我并不是必須要相信它們。最重要的是，研究這樣的宇宙學(xué)問題的唯一智慧并且誠(chéng)實(shí)的方法是：盡你所能建立一個(gè)精確的模型。我將這方法看成是一個(gè)大的智慧練習(xí)，一個(gè)激發(fā)我們思考的練習(xí)，使我們能更好地欣賞我們的宇宙。
實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋@示，大爆炸很可能是前一個(gè)宇宙的滅亡所觸發(fā)的。與我們正在加速膨脹的宇宙不同，大爆炸開始之前，宇宙的“前世”處于收縮狀態(tài)。計(jì)算表明它并不能收縮成一個(gè)沒有體積的“奇點(diǎn)”，因?yàn)楫?dāng)溫度和壓力變得極大時(shí)，引力會(huì)變成斥力，阻止宇宙進(jìn)一步收縮。根據(jù)計(jì)算，由于積蓄的引力能量非常大，宇宙收縮到一定程度后會(huì)發(fā)生“大反彈”，就像皮球重重地砸在地上之后會(huì)反彈起來?！按蠓磸棥庇|發(fā)了當(dāng)前宇宙的膨脹，在我們這個(gè)宇宙中還有可能找到其“前世”遺留下來的痕跡。這個(gè)模型意味著大爆炸不是時(shí)間的開始，宇宙可能有著無限的過去與未來。
《連線》：對(duì)于學(xué)者們來說，你的理論是一個(gè)不小的震動(dòng)。當(dāng)阿蘭-古斯在一個(gè)會(huì)議上批評(píng)你和你的理論時(shí)，他舉出了一幅猴子的圖畫。這類諷刺沒事嗎？
圖羅克：那只猴子本身可能有些被夸張了。但是我實(shí)際上跟古斯是好朋友，并且我相信他只是開了一個(gè)玩笑。我和他經(jīng)常在會(huì)議上見面，他是一個(gè)通情達(dá)理的人。這個(gè)領(lǐng)域是靠道理說話的。這些世俗的事情不會(huì)影響長(zhǎng)遠(yuǎn)的道理的。最后，不好的道理不會(huì)生存下來。如果你有一個(gè)好的，清晰的想法，并且雅致、精準(zhǔn)，與所觀察到的相符，它就會(huì)生存下來。
《連線》：天主教會(huì)同樣不是很贊同你的觀點(diǎn)。
圖羅克： 我認(rèn)為他們因?yàn)橐恍╋@而易見的原因而喜歡大爆炸理論。這是一個(gè)創(chuàng)世紀(jì)的事情，他們覺得大爆炸理論很有吸引力。大部分物理學(xué)家寧愿選擇不相信創(chuàng)世紀(jì)的神話，因?yàn)闆]有任何物理法則可以推算出時(shí)間是如何開始的。
我并不是出于理論研究的動(dòng)機(jī)。如果能夠得在數(shù)學(xué)上精確無誤的推算出時(shí)間是如何開始的，我會(huì)喜出望外。我將科學(xué)與宗教看作完全不同的兩樣?xùn)|西。我不會(huì)把科學(xué)與類似于“世界上存不存在上帝”的問題聯(lián)系在一起。
如果世界是循環(huán)的，從某種意義上來說，你仍然需要一個(gè)警察來執(zhí)行物理的法則。如果你硬是要“上帝”來做這個(gè)事情，也行，但那是關(guān)于“為什么這世界是這樣的？”的信仰?？茖W(xué)研究的是世界是如果運(yùn)作的，而不是研究它為什么在這里。
《連線》：對(duì)很多人來說，科學(xué)是寶貴的，是因?yàn)榭茖W(xué)給予我們?cè)S多暗喻――自然世界的詩(shī)篇。你的工作也是這樣的嗎？
圖羅克： 我們就像需要科學(xué)一樣需要詩(shī)歌，但是它們是完全不相干的事情。我也不以此作為工作動(dòng)機(jī)。思考這些問題，并且試圖建立可能行得通也可能行不通的模型，這讓我感到非常幸運(yùn)，并且感到榮耀。去思索這些問題是一項(xiàng)殊榮――就算我們沒有成功，就算我們所做的一切，最后發(fā)現(xiàn)的只是這個(gè)問題有多么的難，這個(gè)殊榮讓我們走到了一起。這個(gè)世界是一個(gè)難以置信的奇跡，我們必須做我們所能做的一切去欣賞它。
《連線》： 無論你發(fā)現(xiàn)了些什么，都不會(huì)對(duì)日常生活有多大用處。
圖羅克：不會(huì)有實(shí)際有處，但是這個(gè)領(lǐng)域特別之處之一，就是人們都喜歡這東西，不管他們來自什么樣的文化?；艚鹚@得的名聲一部分是因?yàn)樗旧硎且粋€(gè)非常出眾的人，另外也因?yàn)檫@些問題和科學(xué)非常吸引人。所以，我們看到，來自非洲各地的學(xué)生，來到非洲科學(xué)院學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)科學(xué)，并且嘗試超越愛因斯坦。這一切讓人非常吃驚。這一研究的“副作用”也非常好。我每年教授數(shù)百名學(xué)生的數(shù)學(xué)，我們的研究對(duì)象是前沿的，研究態(tài)度嚴(yán)肅的，我們提升了知識(shí)氛圍。很多最優(yōu)秀的學(xué)生喜歡這樣做。這就像阿波羅登月項(xiàng)目，在科學(xué)領(lǐng)域有著巨大的連帶效應(yīng)。所以，就算這類科學(xué)和思索沒有潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，它們?nèi)匀患?dòng)人心，并且不需要太大花費(fèi)。
《連線》：你認(rèn)識(shí)那么多非洲學(xué)生，那么你如何看待詹姆士-威爾遜的言論？他認(rèn)為非洲人在進(jìn)化過程中智商低于其他種族。
圖羅克： 我認(rèn)為他是個(gè)瘋子。我的學(xué)生們非常上進(jìn)，并且成功的人非常多。如果他真的相信非洲人低人一等，他只需要到科學(xué)院來看看。我保證他與這些學(xué)生一起渡過一個(gè)下午之后，他就會(huì)改變他的觀點(diǎn)。
1932年勒梅特首次提出了現(xiàn)代宇宙大爆炸理論：整個(gè)宇宙最初聚集在一個(gè)“原始原子”中，后來發(fā)生了大爆炸，碎片向四面八方散開，并形成了目前的宇宙。從此之后，大爆炸理論成為眾多科學(xué)家爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。宇宙大爆炸僅僅是一種學(xué)說，是根據(jù)天文觀測(cè)研究后得到的一種設(shè)想。大約在150億年前，宇宙所有的物質(zhì)都高度密集在一點(diǎn)，有著極高的溫度，因而發(fā)生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物質(zhì)開始向外大膨脹，就形成了今天我們看到的宇宙。大爆炸的整個(gè)過程是復(fù)雜的，現(xiàn)在只能從理論研究的基礎(chǔ)上描繪過去遠(yuǎn)古的宇宙發(fā)展史。在這150億年中先后誕生了星系團(tuán)、星系、我們的銀河系、恒星、太陽(yáng)系、行星、衛(wèi)星等。
