宇宙學領袖人物安德烈?林德

約翰?霍根 孫雍君 張武軍

安德烈·林德，1948年出生，美籍俄裔宇宙學家，現(xiàn)任斯坦福大學教授。他是最早提出暴漲宇宙學的學者之一，并修正了艾倫·古思的模型。他一直是宇宙學研究的領袖人物之一。《科學美國人》雜志資深撰稿人約翰·霍根通過采訪，力求把真正的宇宙科學和這位真實的科學家普及給大眾。

林德因其理論“變戲法”而出名。在20世紀80年代初期，他使暴漲理論獲得同行們的認可，這是一個從粒子物理學中推出的更為離奇的想法。暴漲的發(fā)明，一般歸功于麻省理工學院的艾倫·古思，但林德幫助改進了這一理論，并使之得到公認。古思和林德提出，在我們宇宙歷史的極早階段，那時的宇宙比一個質子更小——引力會變成斥力。因此，他們認為宇宙經(jīng)歷了一次驚人的、指數(shù)增長的膨脹;而時至今日，宇宙則以一個低得多的速率膨脹。

古思和林德的觀點建立在未被檢驗的——幾乎肯定是不可檢驗的——粒子物理學統(tǒng)一理論基礎上。不過宇宙學家喜歡暴漲理論，因為它能解釋一些由標準大爆炸模型產(chǎn)生的擾人的問題。首先，為什么宇宙在所有方向上均表現(xiàn)出或多或少的相似性？答案是：與吹起一個氣球時抹平了它的皺折類似，宇宙的指數(shù)膨脹使得它相對平滑。反過來，暴漲也解釋了為什么宇宙不是一個完全均勻的、一鍋湯似的發(fā)光體，而是以恒星和星系形式呈現(xiàn)的成團的物質。量子力學表明連真空也充滿能量，這些能量不斷地漲落，像風吹過湖面時湖面水波的起伏。按照暴漲理論，這些在宇宙極早期由量子漲落產(chǎn)生的波峰，在暴漲后會變得足夠大，成為形成恒星和星系的引力種子。

暴漲有一些令人驚詫的含義，其中之一是我們通過望遠鏡所能看到的一切，都只代表在暴漲時產(chǎn)生的極大區(qū)域內的一個極微小部分。但林德并未就此止步，他進一步提出，甚至那個極大宇宙，也只不過是暴漲時產(chǎn)生的無限多宇宙中的一個。膨脹一旦開始，就不會結束，它不僅產(chǎn)生了我們置身其中的宇宙——我們依靠望遠鏡能探索到的嵌滿星系的領域，還產(chǎn)生了無數(shù)的其他宇宙。這個超級宇宙具有所謂的分形結構：大宇宙生出小宇宙，小宇宙再生出更小的宇宙，如此繼續(xù)下去。林德把他的模型稱為混沌的、分形的、永遠自復制的暴漲宇宙模型。

在林德講述他的經(jīng)歷時，很明顯，焦慮乃至抑郁是激勵他的重要因素。在他研究中的幾個階段，就在取得突破性進展前，他會對洞察事物的本質感到絕望。林德在20世紀70年代后期就已經(jīng)偶然得出了暴漲的基本概念，當時他正在莫斯科，但是他認為這個想法缺點很多，以至于無法繼續(xù)研究。艾倫·古思認為暴漲能解釋宇宙幾個使人困惑的特征，比如宇宙的平滑性。這使他的興趣再次被激起，但是古思的看法也有毛病。林德在思考這個問題時是如此入迷，以至于得了胃潰瘍。好在他終歸還是厘清了該怎樣修正古思的模型，才能消除其技術上的問題。

但即使這個新暴漲模型，也還是建立在林德深感懷疑的統(tǒng)一理論之上。最終，在陷入憂郁以至于纏綿病榻一段時日之后，他確信暴漲能由約翰·惠勒首先提出的更一般的量子過程產(chǎn)生。據(jù)惠勒所云，如果誰能擁有一臺比任何現(xiàn)存顯微鏡的分辨率強大億萬倍的顯微鏡，他就能看到時空由于量子不確定性而劇烈地漲落。林德認為惠勒所說的“時間泡沫”會不可避免地產(chǎn)生暴漲所需的條件。

暴漲是一個自耗過程，即空間的膨脹使驅動暴漲的能量很快耗散。但是林德認為，一旦暴漲開始，由于量子不確定性，它將總是在某處繼續(xù)進行（量子不確定性的一個特征）。在這個時刻，新的宇宙紛紛產(chǎn)生了，有些宇宙立即坍縮回去，另一些宇宙膨脹得如此之快，以至于物質沒有機會聚合。一些類似于我們置身其中的宇宙安穩(wěn)下來，以足夠慢的速率膨脹，引力就使物質形成星系、恒星和行星。

林德有時將這種超宇宙比作無垠的大海。靠近看，這大海給人的印象是運動不息和變化不止，波浪起伏。我們人類，由于生活在這引起起伏的波浪之一中，會認為整個宇宙正膨脹著。但是如果我們能升到海面之上，就會認識到膨脹的宇宙只是一個無限大的永恒的海洋中一個微不足道的局部。林德認為英國天體物理學家弗雷德·霍伊爾早期的穩(wěn)恒態(tài)理論在某些方面是對的，如果以上帝般的視角來看，超宇宙當然能表現(xiàn)出某種平衡。

林德并不是第一個假定存在其他宇宙的物理學家。雖然大多數(shù)理論家都將其他宇宙作為數(shù)學抽象對待，并對此感到困窘，但林德卻喜歡推測它們的性質。例如，在說明其自復制宇宙理論時，他借用了遺傳學話語，暴漲創(chuàng)造的每一個宇宙都生出另外的“嬰孩宇宙”：這些后代中有一些會保持其先輩的“基因”，演化成類似的宇宙，有著類似的自然法則，也許還有著類似的土著居民。援引人擇原理，林德提出，某種宇宙學版本的自然選擇，會更傾向于讓那些有可能產(chǎn)生智慧生命的宇宙永遠存在。“在宇宙的某處存在著像我們一樣的生命，這在我看來差不多就是板上釘釘?shù)氖聦崳彼f，“可惜我們永遠也不會知道。”

像艾倫·古思和其他幾個宇宙學家一樣，林德也喜歡玄想在實驗室中創(chuàng)造一個暴漲宇宙的可行性，但只有林德提出這樣的疑問：為什么要創(chuàng)造另一個宇宙？它帶有什么目的？根據(jù)林德計算，一旦某個宇宙工程師創(chuàng)造出一個新的宇宙，它會立即以超光速同其母體分離，不可能有進一步的通信。

另一方面，林德猜測，或許這位工程師能以某種方式精心處理暴漲前的種子，使它演化成為一個有特定的維數(shù)、特定物理規(guī)律和自然常數(shù)的宇宙。這位工程師會以上述方式將某種信息嵌在新宇宙的結構上。林德認為，實際上我們的宇宙很有可能就是另一宇宙的生物創(chuàng)造的，而像他自己這樣的物理學家，在摸索著試圖揭示自然規(guī)律的過程中，實際上可能正在破譯來自我們宇宙母體的信息。

林德拋出這些觀點時顯得相當謹慎，同時觀察著我的反應，只是在最后，大概是對我吃驚地大張著嘴感到很滿意，他才讓自己露出了一絲笑意。然而，當我想知道嵌于我們宇宙的信息可能是什么的時候，他的笑容消失了，郁郁地說：“似乎我們還沒有成熟到能知道這些信息的地步。”當我進而追問他是否擔心其所有的工作可能只是——我竭力想要找到一個恰當?shù)脑~語——胡說八道時，他的臉色陰沉得都快滴出水了。

“在我消沉的時候，我的確會感到自己是個徹頭徹尾的白癡，”他回應道，“我思考的都是些相當原初的玩意兒。”他又補充說，他曾盡力讓自己不要太沉迷于自己的想法，“有時這些模型相當奇怪，如果你對它們太認真，就有掉入陷阱的危險。我想這和在湖面薄冰上跑步相似，如果你跑得非常快，你可能不會沉下去并且能跑上一大段距離。可如果你只是站在那兒去思考是否跑對了方向，那無疑你就會掉下去。”

林德似乎是想表明，他作為一名物理學家的目標并不是去追尋解，去追尋“終極答案”或僅僅是追尋某個“答案”，而是要不斷前進，不斷向前滑行。林德對終極理論的想法感到恐懼，其自復制宇宙論要這樣解讀才有意義：只有宇宙是無限且永恒的，科學作為對知識的探求，也才會是無限且永恒的。但林德認為，因為物理學受制于這個宇宙，所以它不可能趨近終極。“例如，你沒有將意識包括進去。物理學研究物質，而意識并非物質。”林德同意約翰·惠勒的說法，現(xiàn)實在某種意義上是一種參與現(xiàn)象。“在你測量前，沒有什么宇宙，沒有你能稱作是客觀現(xiàn)實的東西。”林德說。

就像惠勒和戴維·玻姆一樣，林德似乎對物理學永遠不會十全十美的前景，既滿懷著神秘的憧憬，又倍感煎熬。他說：“理性的知識有一定局限。研究非理性的一條途徑是深入其中思考，另一條途徑是用理性工具研究非理性的邊界。”林德選擇了后者，因為物理學只是提供了一條研究世界運演的“不能說完全無意義”的道路。但有時候他承認，“當我一想到自己會像一個物理學家那樣死去時，就會感到沮喪。”

（摘自清華大學出版社《科學的終結》）