活的宇宙

陳壯叔

一些科學家曾提出，宇宙演化過程可能全息地記錄在人的大腦中，可我們不知道其“編碼”形式。最近有人提出“宇宙是活的”的理論，這似乎暗示，生物演化過程本身，正好是宇宙演化的一個縮影。

我們是復雜的生物體，不可能由化學物質“碰巧”釀造而出，而是由最簡單的有機體經過幾十億年的演化而來。宇宙可能有類似的過程，它是一個巨大的系統，不可能碰巧而出。較簡單的宇宙首先出現，它可能經歷了幾千萬代而進化到像現在這樣的宇宙，美國賓夕法尼亞大學的物理教授斯摩林是這種思想最著名的倡導者。這種概念也借用了著名的宇宙學家霍金和林得所提出的“嬰兒宇宙”學說。這種思想的一個出發點是，宇宙似乎十分特殊，從理論上看，并不像一個從大爆炸中涌現出來的宇宙那樣典型。根據基本的物理學定律，宇宙應該更小和更短命。

現在的宇宙學理論認為，宇宙出于一個奇點，并在最初的瞬間，經歷了一次不到1秒的暴脹。這就是按指數性速率增長的膨脹，暴脹的結果是宇宙膨脹到一個柚子般的尺寸。此時物質是均勻分布的，但并非完全地均勻，就是說宇宙中有物質疏密不同的區域。隨著膨脹速度放慢，那些物質團塊有足夠的引力把自己周圍的物質集聚到自己身旁。在此后的150億年期間，這些團塊物質終于形成了星系、恒星。不過這個理論未能說明，為何暴脹過程正好那么長，為何正好有那樣的速率，以產生一個能形成恒星、星系的宇宙。一次較短、較弱的暴脹，留下的物質將過于緊密，原始宇宙有迅速塌縮回奇點的危險；一次較長、較強的暴脹，將把原始宇宙物質吹得稀散，以致永遠也無法形成現在這個宇宙。于是就出現了一個精密調整暴脹的問題，這勢必將問題的解決引向上帝。這是暴脹論面臨的一個大難題。

斯摩林說，為何暴脹恰到好處正好允許當前宇宙的存在。如果用“宇宙是活的”的思想來解釋，那就不用上帝來調整了。

根據這個理論，宇宙的誕生，實質上是一個大質量天體塌縮成黑洞的鏡像。30年前就有科學家提出了這種看法，而霍金列出的描述宇宙大爆炸的方程，正好是一個時序逆轉的、描述黑洞塌縮的方程。在20世紀80年代，宇宙學家認識到，總有一天，巨大的引力將制止宇宙現在的膨脹，繼而使其逆轉，塌縮回到奇點，這一奇點也就是曾創生宇宙的那個鏡像。同時，相對論學者也取得一個共識，任何東西若是落入時空中的奇點，最終必須通過一種時空扭曲的捷徑逃脫，并在另一時空(但它們的維度與前一時空不同)中作為一個膨脹著的奇點而涌出。從數學上看，這“新”的時空也是四維(三維空間和一維時間)的，跟現在的時空很相似，但與現在的時空維度呈直角。在這種情況中，每個奇點都有自己的一組時空維度，并在某種“超”時空框架中形成一個泡沫宇宙。因此，在“超”空間中能同時長出許多泡沫來，它們彼此通過“咽喉”(即蟲洞或隧道)系統而相互連接。每個新泡沫都能成長為一個新的宇宙。就這樣，它們膨脹——塌縮——膨脹，永恒而無限。

霍金等人認為，黑洞并非是塌縮物質的終點站，而是物質進入一條不知通向何處的單向通道。這意味著黑洞是新宇宙的種子。我們這個宇宙，很可能就是從別的宇宙中的一個黑洞中誕生出來的。更重要的，這個理論最終表明，宇宙似乎十分有效地制造恒星并最后變成黑洞，這也意味著，它同樣有效地制造出更多的宇宙。因此只要有一個宇宙存在，勢必就有許多甚至無限多個宇宙的存在。我們這個宇宙勢必是巨大宇宙陣列中的一個成員，宇宙成員通過時空隧道而與陣列相連接。這類似于新生宇宙，通過宇宙臍帶(隧道)而與母體宇宙相連接。

按斯摩林的思想，每次一個黑洞塌縮成奇點而產生出一個具有新時空維度的嬰兒宇宙時，與此同時出現的物理定律與母宇宙的略有不同。例如，嬰兒宇宙的引力，可能比母體略強(弱)一些。他認為，這一宇宙“傳代”過程所產生的物理定律的變化，好像生命體在繁衍后代中的突變現象。每個嬰兒宇宙并非是母體的復制品，而是一個略有不同的變形。這些嬰兒宇宙，有的可能喪失了長大到大于普朗克長度的能力，而夭折在量子王國之內，有的則長大成宇宙。它們為什么有這種差別?按斯摩林的看法，那是由于物理定律在運行中的隨遇性變化(突變)所引起的，這種變化使得在普朗克長度內的原始宇宙，或暴脹強烈或微弱，從而導致截然不同的結局。

每一代所產生的宇宙數目，大體上正比于母體宇宙的容積。但是在這一宇宙繁衍過程中，最主要的是，那些復制最成功的宇宙，能留下許多后代，在經過許多代以后而統治了整個宇宙體系。故而，當所有的宇宙還在母腹(黑洞)中時，就盡可能地爭取成功，這就是說，黑洞的物理參數就有利于恒星和黑洞的形成。我們的宇宙正和這樣的描述相符合。

這種理論解釋了其他理論所碰到的困惑，即為何我們生活著的宇宙，會形成在一種頗不平常的條件上。正如同你不能期望化學物質的隨遇性集聚會突然形成人類，同樣的我們不能期望，從奇點中產生出的物理定律的隨遇性組合，會產生出像我們生活著的宇宙。

生命體的一個根本特性是遺傳性，例如，人們將自己的特性能較少變化地傳給下一代。斯摩林認為，宇宙將它們的特性很少改變地傳遞給它們的子孫。在這個演化途中，成功的宇宙是一些留下許多子孫的宇宙，如果在傳代過程中，隨遇性突變的機會很小，那么宇宙越大，它成為勝利者的機會也越大。

雖然斯摩林的思想并未受到科學界的重視，但著名物理學家戴維斯說：“我不同意斯摩林理論的全部細節，但是，這是值得歡迎的觀察老問題(為何宇宙如此地適合于我們生活)的一個新方法。”