無(wú)中生有時(shí)空肇始對(duì)稱(chēng)破缺四力初分

話說(shuō)宇宙大事，有歸于無(wú)，無(wú)中生有，早在那天地未分、時(shí)空未辟，一無(wú)所有之間，有一奇小奇熱，無(wú)可名狀之點(diǎn)，因其無(wú)可名狀，甚為奇怪；而除此之外一無(wú)所有，又甚為畸零，故此名之日奇點(diǎn)（singularity）。遠(yuǎn)在137億年前，便是由此一點(diǎn)，做出了一件開(kāi)天辟地的大事。有分教：

太初鴻蒙何所有？奇小極熱可流金。

自從時(shí)空由此出，開(kāi)天辟地到如今。

……嗯，從現(xiàn)在開(kāi)始我改說(shuō)人話哈。

這個(gè)奇點(diǎn)呢，就是我們現(xiàn)在這個(gè)宇宙的起點(diǎn)。如今我們這個(gè)宇宙里的一切，你想得到的所有詞兒：高大上的比如時(shí)間、空間、能量、物質(zhì)，接地氣的比如地球（雖然在這個(gè)故事里，地球絕對(duì)是個(gè)劇情過(guò)了一大半才跑出來(lái)的不稱(chēng)職主角）、恒星、太陽(yáng)、銀河，包羅萬(wàn)象，全都是從這么一個(gè)不知道該怎么描述的點(diǎn)跑出來(lái)的。

咋理解不知道該怎么描述法呢？它其實(shí)根本就不能算是一個(gè)點(diǎn)。宇宙學(xué)家們說(shuō)了，點(diǎn)不點(diǎn)的那都是為了講課和寫(xiě)文章方便才弄出來(lái)的概念！我們可不認(rèn)賬，我們的理論只是說(shuō)，宇宙是從一個(gè)非常小、非常熱又非常密的狀態(tài)開(kāi)始的。從這個(gè)非常小、非常熱又非常密的狀態(tài)，BANG！忽然開(kāi)始了膨脹，于是宇宙就產(chǎn)生了。這個(gè)最初的，必須要大寫(xiě)的“BIG BANG！”，就是傳說(shuō)中的大爆炸，有時(shí)為了特別表示它是產(chǎn)生宇宙的“那一次”爆炸，還要加上前綴，稱(chēng)之為“宇宙大爆炸”。

又是宇宙，又是大爆炸的，連起來(lái)看這個(gè)詞兒未免有點(diǎn)嚇人，“哎呀這得該是何等厲害的—個(gè)場(chǎng)面呀！”其實(shí)也全不是那么回事兒。首先要聲明的是，大爆炸這個(gè)名字其實(shí)來(lái)自于反對(duì)者的吐槽——這倒跟外號(hào)是同一個(gè)道理，越是吐槽的外號(hào)越是流傳久遠(yuǎn)——既然是吐槽，那肯定是抓住一點(diǎn)無(wú)限放大，別指望反對(duì)者跟你講究措辭分寸。

想當(dāng)初，物理學(xué)家可討厭“宇宙有一個(gè)開(kāi)端”這念頭了。照他們的想法，我們花了好幾百年，無(wú)數(shù)先烈前赴后繼才好不容易把上帝他老人家從宇宙主宰的寶座上拉了下來(lái)，你現(xiàn)在跟我說(shuō)宇宙是有個(gè)開(kāi)端的？開(kāi)什么玩笑，這不又回到《圣經(jīng)·創(chuàng)世紀(jì)》2.0版？什么？還是BANG一聲爆出來(lái)的？添什么亂哪，我才不管你信不信呢，反正我不信！

所以宇宙的這個(gè)開(kāi)端就這么拉了個(gè)“大爆炸”的嘲諷，然后一直叫了下來(lái)。拜《生活大爆炸》（The Big Bang Theory）這部美劇之賜，這個(gè)詞兒在今天格外深入人心，可其實(shí)這場(chǎng)“大爆炸”它既不大，也算不上是一場(chǎng)爆炸，當(dāng)然更沒(méi)有BANG的一聲。

呃，頭有點(diǎn)暈？那先來(lái)做個(gè)選擇題。題目：“大爆炸”蘊(yùn)含的能量，折算成質(zhì)量，大約相當(dāng)于下面哪一個(gè)選項(xiàng)？A.1千克；B.1噸；c.1000噸；D.1010噸

想撕書(shū)是不是？不過(guò)你也可以拿這個(gè)問(wèn)題去為難一下的物理老師（如果有的話），如果你們老師答不上來(lái)，你就可以笑呵呵地回答：真相永遠(yuǎn)只有一個(gè)。答案是千真萬(wàn)確卻又令人乍舌——A。

我們這個(gè)宇宙，在導(dǎo)致它誕生的那次“大爆炸”中，蘊(yùn)含的能量只相當(dāng)于區(qū)區(qū)1千克的質(zhì)量。

作為對(duì)比，在不到一秒鐘之后，宇宙里的能量就變得相當(dāng)于10噸質(zhì)量。10相當(dāng)于在1的后面跟上50個(gè)零，為了避免騙字?jǐn)?shù)的嫌疑，我就不在這里把這個(gè)數(shù)完整寫(xiě)出來(lái)了。跟這么大的一個(gè)宇宙相比，大爆炸的能量真的是無(wú)比渺小，這個(gè)“大”字非常名不副實(shí)。等一下馬上要發(fā)生的事兒比它要大得多，各位看官不要著急，待我慢慢道來(lái)。

至于“爆炸”么，其實(shí)也是非常名不副實(shí)。因?yàn)槭紫?，宇宙一開(kāi)始膨脹得那是相當(dāng)?shù)芈畛醯?0秒里才膨脹了1億倍——可別覺(jué)得“才膨脹了1億倍”！1億倍就是10倍而已，宇宙接下來(lái)馬上要瘋狂膨脹至少10倍，跟這比起來(lái)，區(qū)區(qū)1億倍只是溫和友好的熱身運(yùn)動(dòng)。其次，你見(jiàn)過(guò)誰(shuí)家爆炸是沒(méi)有核心的嗎？所謂爆炸嘛，總是在一個(gè)空間里，有一個(gè)爆炸的中心，中心的壓力大，外圍的壓力小，所以從中心向外猛烈擴(kuò)張的現(xiàn)象。但是宇宙最初這個(gè)“大爆炸”么，它既不是在一個(gè)空間里（空間都是它的兒子呢，不要錯(cuò)了輩分?。矝](méi)有一個(gè)爆炸的中心，宇宙里處處的壓強(qiáng)都是均衡的，膨脹的是時(shí)間與空間本身。

（我覺(jué)得，又有人想撕書(shū)了對(duì)不對(duì)？）

宇宙學(xué)家在這里打了一個(gè)馬虎眼。沒(méi)有誰(shuí)能知道大爆炸的“那個(gè)時(shí)刻”發(fā)生了什么，我們只可能盡可能地逼近那個(gè)時(shí)刻，但永遠(yuǎn)無(wú)法到達(dá)目標(biāo)。大爆炸是時(shí)間的起點(diǎn)，也就是時(shí)間的零點(diǎn)，而我們能夠討論的宇宙嬰兒期，是從10開(kāi)始的。小數(shù)點(diǎn)后面跟著42個(gè)0，隨后才是1，對(duì)我們中的絕大多數(shù)人而言，這和0根本沒(méi)有區(qū)別，但這個(gè)時(shí)間點(diǎn)卻劃下了一道壁壘分明的界限，我們可能知道這個(gè)時(shí)間之后的事件，但絕不可能知道之前的事件。它是對(duì)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，有意義的最短的時(shí)間間隔，就是這個(gè)10秒，它專(zhuān)門(mén)有個(gè)名頭，叫做“普朗克時(shí)間”。

馬克斯·普朗克是量子力學(xué)的奠基人，他發(fā)現(xiàn)能量只能以量子的形式一份份地向外傳遞，量子不能夠再被分開(kāi)。用普朗克的名字來(lái)命名的詞兒多少都跟量子有關(guān)，而某種意義上，普朗克時(shí)間就是時(shí)間的“量子”：和這個(gè)世界上的許多事物相同，時(shí)間也并不是可以無(wú)限等分的，人們沒(méi)法探測(cè)到比它更短的時(shí)間間隔內(nèi)的任何變化，這意味著比它更短的時(shí)間間隔實(shí)際上并不存在。

不知你暈不暈，反正我不暈，這么跟你說(shuō)吧！對(duì)于10秒之前的事兒我們啥都不知道，而且也沒(méi)法指望后世的宇宙學(xué)家們知道。宇宙在年齡為10秒的這時(shí)候，還很小（比一個(gè)原子核小多了），很熱（稍微低于“普朗克溫度”，也就是1.416833×10度），正在慢吞吞地向外膨脹，一邊膨脹一邊降溫，不過(guò)再怎么降溫都還是熱得非常過(guò)分，根本不可能有粒子能夠在這種高溫中穩(wěn)定存在。這么個(gè)宇宙當(dāng)然是非常沒(méi)勁的：整個(gè)宇宙里只有一種東西，那就是輻射；也只有一種作用力，那就是傳說(shuō)中的“大統(tǒng)一力”。這是物理學(xué)家所追求的終極狀態(tài)，一切的基本作用都統(tǒng)一到了一起，別管是引力、電磁力、強(qiáng)核力還是弱核力，統(tǒng)統(tǒng)都是一回事兒，所有的物理定律都是“對(duì)稱(chēng)”的，舉一可以反三，于是各種紛繁蕪雜的物理公式嘁哩喀喳地飛到一起，變成一個(gè)無(wú)比簡(jiǎn)單的表達(dá)，這簡(jiǎn)直就跟玩兒俄羅斯方塊終于等到一根長(zhǎng)棍兒落下，嘩的一下前面堆出來(lái)的一大坨全部消掉那般，可以讓任何強(qiáng)迫癥患者頓覺(jué)神清氣爽（科學(xué)家對(duì)待工作多少都有點(diǎn)強(qiáng)迫癥）。但是物理學(xué)家或許會(huì)喜歡這狀態(tài)，我們可絕對(duì)不喜歡：一句話就能寫(xiě)明白的事兒，有啥意思呢？

別擔(dān)心，好戲馬上就要登場(chǎng)。宇宙雖說(shuō)暫時(shí)膨脹得有點(diǎn)兒慢吞吞，但是它冷卻的速度比膨脹要快得多。很快——真的很快，在宇宙年齡達(dá)到10秒的時(shí)候，溫度從最初的正無(wú)窮降到了只有10度。這個(gè)時(shí)候，引力馬上要和其他三種力分道揚(yáng)鑣，引力相關(guān)的物理定律再也不跟其他定律對(duì)稱(chēng)啦，物理學(xué)家管這叫“對(duì)稱(chēng)破缺”。不過(guò)引力是打算分家單過(guò)了，電磁力、強(qiáng)核力和弱核力，可還親親熱熱哥仨好著，共同生活在“超對(duì)稱(chēng)”大家庭里呢。

10度是一個(gè)非常危險(xiǎn)的溫度，標(biāo)志著宇宙狀態(tài)極端不穩(wěn)定。如果在我們的宇宙上裝有監(jiān)控裝備的話，這時(shí)候必然是紅燈亮起、警報(bào)狂拉、報(bào)警短信滴滴滴滴不斷朝負(fù)責(zé)人手機(jī)上狂發(fā)不休的狀態(tài)。

——警告！作用力即將分裂！

——警告！即將進(jìn)入超冷狀態(tài)！

——警告！膨脹失控！

——警告！暴脹開(kāi)始！

——警告！警告！警告！

就在這—連串的警報(bào)聲中，宇宙開(kāi)始了猛烈的膨脹。從它年齡達(dá)到10秒開(kāi)始，到10秒結(jié)束，每過(guò)10秒，宇宙的體積就翻一番。只花了短短的一瞬間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一個(gè)原子的體積就變得比—個(gè)最大的星系還要大。這就是宇宙的“暴脹”。

這樣猛烈的膨脹伴隨的自然是更加猛烈的降溫，與此同時(shí)，監(jiān)控的警報(bào)還在狂閃呢。

——警告！作用力分離！

——警告！真空失守！粒子出現(xiàn)！

——宇宙正在長(zhǎng)胖！長(zhǎng)胖！長(zhǎng)胖！

宇宙的質(zhì)量正在迅速增大，因?yàn)樗碛弥粓?chǎng)空前絕后的免費(fèi)盛宴：作用力的分離向它饋贈(zèng)了無(wú)比龐大的能量，這些能量隨著宇宙的冷卻而轉(zhuǎn)化為實(shí)在的粒子，讓這枚“宇宙蛋”的質(zhì)量從最初始的1千克變成了10噸。要我說(shuō)，這才是真·大爆炸呢，無(wú)中生有地涌現(xiàn)出這么多正能量，網(wǎng)絡(luò)上的段子手跟這一比，簡(jiǎn)直弱爆了。

這頓免費(fèi)的盛宴畢竟也還不是憑空出現(xiàn)的。宇宙在年僅10秒的時(shí)間里顯得格外年富力強(qiáng)，創(chuàng)造力滿點(diǎn)，到處漂著各種如今打死也看不到的玩意兒：夸克、大質(zhì)量弱相互作用粒子（WIMP）、宇宙絲、原始黑洞……在現(xiàn)在只能在極短的時(shí)間內(nèi)存在、甚至只存在于理論中的粒子，比如傳遞強(qiáng)核力的膠子、傳遞弱核力的W和Z玻色子、還有傳遞引力的引力子，在當(dāng)時(shí)卻都是實(shí)際的存在。再加上輕子，這一大堆粒子馬上就要踏上一出名為“宇宙幸存者”的真人秀舞臺(tái)，能活到現(xiàn)在的還保持著實(shí)粒子風(fēng)范的就只有夸克和輕子了——夸克其實(shí)也被虐得不輕，必須抱團(tuán)求生，一個(gè)好漢三個(gè)幫地組成了質(zhì)子或中子，貓?jiān)谠雍死锎嫔?。其他的么……理論上它們?nèi)即嬖冢贿^(guò)還沒(méi)人有那個(gè)本事和運(yùn)氣看到。

在剩下的三種力中，最早分離出來(lái)的是強(qiáng)核力。弱核力和電磁力在暴脹時(shí)期的末尾分離，這也標(biāo)志著暴脹的結(jié)束。作用力的分離帶來(lái)的不僅僅是讓后世的物理學(xué)家焦頭爛額的各種復(fù)雜物理現(xiàn)象，還讓宇宙保持了暴脹開(kāi)始時(shí)的溫度：在體積暴脹了無(wú)數(shù)倍之后，溫度卻還是當(dāng)初的10度。隨后，宇宙開(kāi)始緩慢地膨脹和冷卻，而暴脹的短暫時(shí)期留下的遺產(chǎn)，卻保證了宇宙成為我們?nèi)缃窨吹降倪@副模樣。這片沸騰的夸克海洋要如何在無(wú)數(shù)的可能性中殺出一條血路，產(chǎn)生宇宙中第—個(gè)重子——

欲知后事如何，且聽(tīng)下回分解。