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对霍金遗作《对大问题的简明回答》的简要翻译(2)
发布时间:2019-08-12
 

对霍金遗作《对大问题的简明回答》的简要翻译(2)

文|晓南

对霍金遗作《对大问题的简明回答》的简要翻译(2)

2 HOW DID IT ALL BEGIN?

第二章:宇宙是怎样诞生的?

第一第二段翻译如下:

"哈姆雷特曾说:'即使把我关在果壳之内,我也仍自认为是无限空间之王。'我认为他这句话想表达意思的是,尽管我们人类的身躯是受到限制的,尤其是对于我这样的人,但是我们的思想却能够自由地翱翔于广袤的宇宙之中,甚至还敢于踏上就连'星际迷航'都裹足不前之地。宇宙究竟是无限的呢还是仅仅是非常大呢?它有过一个开端吗?它究竟是无始无终呢还是仅仅寿命很长?我们人类有限的思想何以能够理解无限的宇宙呢?甚至于连我们试图这样做都会显得有点自命不凡吗?

冒着有可能给自己招来普罗米修斯式命运的风险——就是那个曾经为人类从古老的众神那里盗取火种的普罗米修斯——我想说,我相信我们人类能够而且应该试着去理解宇宙。普罗米修斯为他的行为遭受了惩罚,被无限期地绑缚在岩石上,不过令人高兴的是,后来赫拉克勒斯把他解救了出来。到目前为止,我们在理解宇宙方面已经取得了非凡的进展,虽然还没有获得全部的答案,但我乐于相信,我们离这个目标已经不太远了。"

……

"不管怎么说,并非每个人都喜欢宇宙有一个开端这种观点。比如亚里士多德,这位古希腊最著名的哲学家,就深信宇宙从来都是永恒存在着的……相反,相信宇宙有开端的人,则把这个观点用于证明上帝的存在是宇宙的第一因或者说发起者。

假如一个人相信了宇宙有一个开端这种观点的话,那么他就会自然而然地想到下面这些问题:'在宇宙开始之前又发生过什么事呢?上帝在创造这个世界之前又在做什么事呢?他是不是准备把问这些问题的人送进地狱呢?'宇宙是否有开端这个问题,也曾深刻困扰着德国哲学家伊曼努尔·康德……

……虽然罗杰·彭罗斯和我证明的定理告诉我们,宇宙应该有一个开端,但是并没有给出太多关于这个开端的性质的信息,只是表明了,宇宙开始于一次大爆炸,在大爆炸那一刻,整个宇宙和其中的所有物质都被挤压到密度无限大的一个单一的点——时空奇点之中。在这一点之处,爱因斯坦的广义相对论将会失效,所以也就无法利用该理论预测宇宙是如何开始的,于是,宇宙起源这个问题,看起来就似乎超出了科学的范畴之外。

1965年10月,就在我取得第一次奇点结果的几个月之后,随着微弱的遍布太空的宇宙微波背景辐射的发现,终于迎来了能够证实宇宙曾经有一个密度极大的开端的观测证据……

爱因斯坦强烈反对宇宙是由概率统治着的这种观点,他的这种感情充分体现在他的那句名言'上帝不会掷骰子'里。然而所有的证据都表明,上帝就是一位不折不扣的赌徒。宇宙就好似一个巨大的赌场,在这个赌场里,每时每刻,或者骰子都在翻滚着,或者轮盘都在旋转着。对于赌场老板来说,每投出一次骰子或者每旋转一次轮盘赌,他都会冒着输钱的风险,但是当数量足够多的赌局玩过之后,输赢的几率就会达到均值,因此赌场老板就能确保几率的结果对他有利了——这就是赌场老板日进斗金的秘诀之所在,你如果跟他们玩对赌,你赢他们的唯一机会就是把你全部的身价压在骰子的那几次翻转或者轮盘的那几次旋转上。

其实宇宙就跟上述赌场的情形是一样的。当宇宙足够大的时候,就有数量足够多的骰子被投掷出去,因此全部几率平均下来的结果,就是能够被预测的结果。但是,当宇宙足够小的时候,比如在接近大爆炸的时间点上,只有数量很少的骰子被投掷出去,所以,在那个时候,不确定性原理(笔者注:对应英文Uncertainty Principle,又称测不转原理)就变得非常重要了。因此,为了理解宇宙的起源,我们就不得不把不确定性原理与爱因斯坦的广义相对论融合在一起,而至少在过去的三十年里,这对理论物理学来说都是一项巨大的挑战。不过,虽然到目前我们仍未能完全解决它,但是已经取得了很大的进步。

现在假定让我们试着去预测未来。由于我们只能知道粒子的位置与速度的组合信息,所以我们就没法准确预测粒子在未来的位置和速度,我们能够做到的,仅仅是给粒子的位置与速度的特定组合分配一个概率,因此,对于宇宙的每一个特定的未来,就会有一个特定的概率值。然而,现在,假如让我们再试着按照同样的原理去理解过去。

根据我们现在能给观察到的性质,我们能做的就是为宇宙的每一个特定的历史分配一个概率值,于是,我们就会发现,宇宙其实有许多种可能的历史,每一种历史都对应有自己的概率值……这种宇宙有多重历史的理论,乍一听上去就跟科幻大片一样,但是如今它已经被接受为科学的事实。这一科学成果来自于理查德·费曼的创见……

科学家们如今正在努力把爱因斯坦的广义相对论和费曼的多重历史理论结合起来以形成一个完备的统一场论,从而能够描述宇宙中发生的每一件事……

M-理论是最有可能帮助我们完成统一场论的理论,它允许宇宙有大量的可能的历史。这些历史中的大部分都很不适合智慧生命的产生,它们或者空空如也,或者寿命太短,或者过于弯曲,或者具有其它某些不对头的地方。然而,根据理查德·费曼的多重历史理论,这些无人居住的历史大概率会真的存在。

我们真地并不关心到底有多少不包含有智慧生命的历史,我们只对那些发展出智慧生命的历史子集感兴趣,而且那些智慧生命不必非要跟我们人类具有哪些相似之处才行,就算是小绿人也不错啊,实际上,他们说不定还干得很棒呢。其实我们人类的智慧行为的记录并不太光彩哦……

也就是说,我们人类恰好生存于一个具有三维空间的宇宙历史里……事实上,在M-理论中,时空一共有十个空间维度(同时这个理论也还有一个时间维度),但是人们认为,(在我们的这个宇宙里),这十个空间维度中的七个维度的空间方向都被卷曲得很小,从而让剩下的三个维度的空间方向得以很大并接近于平坦。就好比一根吸管,尽管吸管的表面是二维的,但是其中一个维度被卷成了细细的圆形,因此从远处看上去,它就变得像一条一维的直线一样了……

因此,尽管多重历史的理论允许存在任何数量的接近平坦的空间维度方向,但是只有具有三个平坦的空间维度方向的那个历史之中才可能包含有智慧生物,只有在这样的一个历史之中,才有可能有人会问到这个问题:'为什么空间是三维的?'

……

我们是非常早期时候的宇宙中量子涨落(Quantum Fluctuation)的产品,上帝的的确确是掷骰子的。(笔者注:这一段话的意思可以这样来理解:我们人类的产生,从本质上来说,其实是概率性的结果,这个概率性的结果,源自于很早期的宇宙中的量子涨落,而且在这一点上,爱因斯坦的观点确实是错的。)

……

将会存在着其它一些宇宙。根据M-理论的预言,有大量的宇宙被从虚无之中创造了出来,它们对应着不同的历史。每个宇宙都有许多种可能的历史,并且,随着他们存续到现在以及发展到未来,每个宇宙还会有许多种可能的状态,这些状态中的多数都是跟我们观察到的这个宇宙截然不同的。

……我相信,已知粒子的超对称性伴侣(supersymmetric partner)的发现将会给我们对宇宙的认知带来一场革命。

……

宇宙在热大爆炸(Hot Big Bang)时的开端本身就是检验M-理论以及以及我们关于时空和物质构成要素理论的终极高能实验室。不同的理论会在当前的宇宙结构中留下不同的印记,因此天体物理学的数据能够向我们提供有关全部大自然力量的大统一的线索。因此,虽然很可能存在其它一些宇宙,但是很遗憾我们永远都无法探测它们。

……

那么,对于那些概率值最大的宇宙的历史来说,未来会发生什么呢?看上去,会有各种各样的可能性,就跟智慧生物的外形具有各种各样的可能性一样。其实它们取决于宇宙中的物质数量的多与寡。如果物质数量高于某个临界点,星系间的万有引力就会让宇宙膨胀的速度慢下来,之后它们就会开始彼此走向一起并最终被揉成一个大面团,那个时候,在真实时间的意义上,宇宙的历史将会走向终结……

而如果宇宙的密度低于临界值的话,万有引力因为太弱就将永远都不能让星系彼此之间的互相飞离停下来,于是,所有的恒星最后都会燃烧殆尽,宇宙将会变得越来越空旷,越来越冷,于是,将会再一次,万物走向终结,只不过这一次的过程没那么剧烈而已。

当然,我们(离上述大终结的日子)还有几十亿年的时间呢。

在本章的回答里,我尽量向大家解释了一些有关我们的宇宙的起源、未来和性质方面的知识。过去的宇宙,体积又小密度又大,所以它真得像极了我在本章开头提到的果壳,然而这个果壳里却又包含了实时发生的宇宙万事万物的密钥,所以,哈姆雷特所言非常正确:即使把我们关在果壳之内,我们也仍自认为是无限空间之王。 "

What came before the Big Bang?

在大爆炸之前发生过什么?

"根据无边界提议(no-boundary proposal),问在大爆炸之前发生过什么这个问题毫无意义——就跟问在南极的南边还有什么一样——因为在大爆炸之前并不存在时间这个概念。时间的概念仅仅存在于我们这个宇宙之中。"

(待续)

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对霍金遗作《对大问题的简明回答》的简要翻译(1)

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