天问：为何有一个宇宙？

■ 阿曼达·格夫特

□ 严小平

正如道格拉斯·亚当斯曾写过的那样：“宇宙很大，的确很大。”然而，如果我们的宇宙大爆炸理论是正确的，那么宇宙曾一度非常的小，甚至并不存在。大约137亿年前，时间和空间从虚无中跳出。这些是怎样发生的？

或者，换一个角度问：这一切究竟为什么存在？这是一个大问题，也许是最大的问题。认为宇宙只是凭空出现的想法真是不容易，尝试虚无的构想也许更难。

这也是从科学的观点提出的一个非常合理的问题。毕竟，某些基础物理学认为，我们和整个宇宙是完全不可能存在的。热力学第二定律，大多数物理学定律中的共振，比方说无序，或者熵，总是趋于增加。熵测量你能够重新安排一个系统的部件，而不改变事物总体外观的方法的数量。例如，热气体中的分子可用不同的方式安排，创造总体上相同的温度和压力，使这种气体成为一种高熵系统。与此相反，你根本无法重新排列一个生物体的分子，而不将其变为一个非生物体。

按照同样的逻辑，虚无是周围最高的熵状态，你可以将你周围的一切搅乱，但它看上去仍是什么也没有。

根据这个定律，很难明白“虚无”中怎样生出“有”来，更不要说像宇宙这么大的事物了。另一种考虑是对称——一种似乎对这个有形宇宙有着深远影响的特性。虚无确实是非常对称的。“很难从一件事物预料另一件事物，所以，宇宙是全对称的。”麻省理工学院的物理学家弗兰克·维尔泽克说。

而正如物理学家过去几十年来所认识到的那样，对称性就是用来被打破的。量子色动力学告诉我们，虚无是一种不稳定状态。“你可以在原子里面形成一种没有夸克和反夸克的状态，而这是完全不稳定的。”维尔泽克说，“它自发地开始产生夸克和反夸克对。”虚无的完美对称被打破。科罗拉多大学的物理学家维克托·斯滕格说，这导致一种意想不到的结论：尽管熵如此，但“某些东西是比虚无更自然的状态。”

“按照量子论，没有‘虚空’的状态。”牛津大学的弗兰克·克洛斯赞同说。虚空会有精确的初始能量，对于不确定的量子论领域来说，这是一个太精确的需求。相反，一个真空确实充满了在现实中突然出现又突然消失的粒子激流。从这个角度讲，这本杂志、你、我、月亮，以及我们宇宙中一切别的事物，都只是这个量子真空的激发。

某些类似的事物能够解释宇宙本身的起源吗？还真有可能。维尔泽克说：“虚无与充满物质的丰富宇宙之间并没有阻碍。”也许，宇宙大爆炸只是虚无自然而然发生的事情。

当然，这提出了宇宙大爆炸之前是什么情况以及大爆炸持续了多久的问题。不幸的是，在这一点上，基本的概念开始难为我们，“之前”的概念变得毫无意义。用史蒂芬·霍金的话说，就好像问什么在北极的北面。

虽然如此，仍有一个甚至更让人兴奋的推论：某件事物可能来自虚无——也许虚无本身不可能出现。

理由是，量子论的不确定性允许时间与能量之间的交换，这样，某些延长了很长时间的事物就一定很少有能量。我们的宇宙持续了数十亿年，其间经历了银河系的形成、太阳系的合并以及生命进化成两足动物，还有生物能发出“某事怎样来自虚无”的天问，它的总能量一定是出奇的低。

这符合一般公认的宇宙早期时间的观点。这种观点认为，宇宙大爆炸之后，时空瞬间经历了一个短暂的扩张爆发。这个剧烈的时间段被称为膨胀，能量淹没了宇宙。但根据爱因斯坦的广义相对论，时空越多，也就意味着引力越大。引力的拉力代表了负能量，它可以抵消膨胀的正能量——本质上免费构造了一个宇宙。“我喜欢说，宇宙就是终极免费午餐。”艾伦·古斯说。艾伦是麻省理工学院的天文学家，30年前提出了膨胀理论。

物理学家总是担心，从虚无中创造某物会违背各种各样的物理学定律，比如能量守恒定律。但如果总体上存在的是零能量，这个问题就不是问题了——一个凭空出现的宇宙，不仅貌似有理，而且很有可能。“也许一种更好的表述方式是：某物便是虚无。”古斯说。

然而，所有这些理论，都不能使我们真正摆脱困境。我们对宇宙诞生的理解是建立在物理学定律，尤其是量子不确定性原理的正确性基础上的。但这就意味着，在宇宙存在之前，物理学定律就被莫名其妙地编入了我们宇宙的构造之中。物理学定律怎能存在于时空之外，而没有自己的起因？或者，为何存在某种事物而不是虚无？