为何存在“有”而非“无”?这是一个容易提出但难以回答的深刻问题。千百年来,人类只是简单地说:“上帝创造了它”:一位造物主在宇宙之前就存在,并从无中创造了宇宙。但这只是引出了一个问题,即是谁创造了上帝?如果上帝不需要造物主,那么逻辑也表明宇宙也不需要。科学处理的是自然(而非超自然)的原因,因此,科学有几种方法来探索“有”从何而来。
多重宇宙。存在许多从数学和物理学预测出的多重宇宙假说,这些假说表明我们的宇宙可能是从另一个宇宙中诞生的。例如,我们的宇宙可能只是众多具有不同自然规律的泡泡宇宙之一。那些自然规律与我们相似的宇宙会产生恒星,其中一些恒星会坍缩成黑洞和奇点,从而诞生新的宇宙——方式类似于物理学家认为产生大爆炸的奇点。
M理论。斯蒂芬·霍金在他和伦纳德·蒙洛迪诺于2010年出版的《大设计》一书中,接受了“M理论”(弦理论的扩展,包括11个维度)作为“宇宙完整理论的唯一候选者。如果它是有限的——这还有待证明——它将成为一个宇宙自我创造的模型。”
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量子泡沫创造。太空真空的“无”实际上是由亚原子时空湍流组成的,其距离非常小,可以在普朗克尺度上测量——在这个尺度上,时空结构由量子引力主导。在这个尺度上,海森堡不确定性原理允许能量短暂衰变为粒子和反粒子,从而从“无”中产生“有”。
虚无是不稳定的。在他的新书《无中生有的宇宙》中,宇宙学家劳伦斯·M·克劳斯试图将量子物理学与爱因斯坦的广义相对论联系起来,以解释宇宙从无到有的起源:“在量子引力中,宇宙可以,而且确实总是会从无中自发出现。这样的宇宙不必是空的,但可以包含物质和辐射,只要总能量,包括与引力相关的负能量[平衡物质的正能量],为零即可。” 此外,“对于可能通过这种机制创造出来的闭合宇宙来说,为了持续比无限小的时间更长的时间,类似暴胀的东西是必要的。” 观测表明,宇宙实际上是平坦的(物质刚好足以减缓其膨胀,但不足以阻止它),总能量为零,并且在大爆炸后不久经历了快速暴胀或膨胀,正如暴胀宇宙学所描述的那样。克劳斯总结道:“量子引力不仅似乎允许宇宙从无中被创造出来——意味着……没有空间和时间——它可能需要它们。“无”——在这种情况下,没有空间,没有时间,什么都没有!——是不稳定的。”
其他假说也是可检验的。关于新宇宙可以从坍缩的黑洞中出现的想法,可能会通过更多关于黑洞特性的知识来阐明,而黑洞的特性目前正在研究中。其他的泡泡宇宙可能会在宇宙微波背景辐射的细微温度变化中被探测到,宇宙微波背景辐射是我们自身宇宙大爆炸遗留下来的。美国宇航局的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)航天器正在收集关于这种辐射的数据。此外,激光干涉引力波天文台(LIGO)旨在探测极其微弱的引力波。如果存在其他宇宙,那么引力波中的涟漪可能会发出它们存在的信号。也许引力是一种相对较弱的力(与电磁力和核力相比),因为它的一部分“泄漏”到其他宇宙中。
即使假设上帝是自然规律的创造者,而自然规律导致宇宙(或多重宇宙)从无中突然出现——如果这些规律是确定性的——那么上帝在宇宙的创造中别无选择,因此是不需要的。无论如何,当我们的自然理解仍处于起步阶段时,为什么要转向超自然?我们应该明智地听取这个怀疑主义原则:在你说某物是超凡脱俗之前,首先要确保它不是这个世界上的东西。
本文以“无事生非”为题发表在印刷版上。