宇宙學(xué)領(lǐng)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(xué)家，現(xiàn)任斯坦福大學(xué)教授。他是最早提出暴漲宇宙學(xué)的學(xué)者之一，并修正了艾倫·古思的模型。他一直是宇宙學(xué)研究的領(lǐng)袖人物之一。《科學(xué)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(xué)和這位真實(shí)的科學(xué)家普及給大眾。

林德因其理論“變戲法”而出名。在20世紀(jì)80年代初期，他使暴漲理論獲得同行們的認(rèn)可，這是一個(gè)從粒子物理學(xué)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(xué)院的艾倫·古思，但林德幫助改進(jìn)了這一理論，并使之得到公認(rèn)。古思和林德提出，在我們宇宙歷史的極早階段，那時(shí)的宇宙比一個(gè)質(zhì)子更小——引力會變成斥力。因此，他們認(rèn)為宇宙經(jīng)歷了一次驚人的、指數(shù)增長的膨脹;而時(shí)至今日，宇宙則以一個(gè)低得多的速率膨脹。

古思和林德的觀點(diǎn)建立在未被檢驗(yàn)的——幾乎肯定是不可檢驗(yàn)的——粒子物理學(xué)統(tǒng)一理論基礎(chǔ)上。不過宇宙學(xué)家喜歡暴漲理論，因?yàn)樗芙忉屢恍┯蓸?biāo)準(zhǔn)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(gè)氣球時(shí)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(gè)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(tuán)的物質(zhì)。量子力學(xué)表明連真空也充滿能量，這些能量不斷地漲落，像風(fēng)吹過湖面時(shí)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(yuǎn)鏡所能看到的一切，都只代表在暴漲時(shí)產(chǎn)生的極大區(qū)域內(nèi)的一個(gè)極微小部分。但林德并未就此止步，他進(jìn)一步提出，甚至那個(gè)極大宇宙，也只不過是暴漲時(shí)產(chǎn)生的無限多宇宙中的一個(gè)。膨脹一旦開始，就不會結(jié)束，它不僅產(chǎn)生了我們置身其中的宇宙——我們依靠望遠(yuǎn)鏡能探索到的嵌滿星系的領(lǐng)域，還產(chǎn)生了無數(shù)的其他宇宙。這個(gè)超級宇宙具有所謂的分形結(jié)構(gòu)：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(yuǎn)自復(fù)制的暴漲宇宙模型。

在林德講述他的經(jīng)歷時(shí)，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(gè)階段，就在取得突破性進(jìn)展前，他會對洞察事物的本質(zhì)感到絕望。林德在20世紀(jì)70年代后期就已經(jīng)偶然得出了暴漲的基本概念，當(dāng)時(shí)他正在莫斯科，但是他認(rèn)為這個(gè)想法缺點(diǎn)很多，以至于無法繼續(xù)研究。艾倫·古思認(rèn)為暴漲能解釋宇宙幾個(gè)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(gè)問題時(shí)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(shù)上的問題。

但即使這個(gè)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(shí)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(qiáng)大億萬倍的顯微鏡，他就能看到時(shí)空由于量子不確定性而劇烈地漲落。林德認(rèn)為惠勒所說的“時(shí)間泡沫”會不可避免地產(chǎn)生暴漲所需的條件。

暴漲是一個(gè)自耗過程，即空間的膨脹使驅(qū)動暴漲的能量很快耗散。但是林德認(rèn)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(jìn)行（量子不確定性的一個(gè)特征）。在這個(gè)時(shí)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(zhì)沒有機(jī)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(zhì)形成星系、恒星和行星。

林德有時(shí)將這種超宇宙比作無垠的大海?？拷?，這大海給人的印象是運(yùn)動不息和變化不止，波浪起伏。我們?nèi)祟悾捎谏钤谶@引起起伏的波浪之一中，會認(rèn)為整個(gè)宇宙正膨脹著。但是如果我們能升到海面之上，就會認(rèn)識到膨脹的宇宙只是一個(gè)無限大的永恒的海洋中一個(gè)微不足道的局部。林德認(rèn)為英國天體物理學(xué)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(dāng)然能表現(xiàn)出某種平衡。

林德并不是第一個(gè)假定存在其他宇宙的物理學(xué)家。雖然大多數(shù)理論家都將其他宇宙作為數(shù)學(xué)抽象對待，并對此感到困窘，但林德卻喜歡推測它們的性質(zhì)。例如，在說明其自復(fù)制宇宙理論時(shí)，他借用了遺傳學(xué)話語，暴漲創(chuàng)造的每一個(gè)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(xué)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(yuǎn)存在?！霸谟钪娴哪程幋嬖谥裎覀円粯拥纳@在我看來差不多就是板上釘釘?shù)氖聦?shí)，”他說，“可惜我們永遠(yuǎn)也不會知道?！?/p>

像艾倫·古思和其他幾個(gè)宇宙學(xué)家一樣，林德也喜歡玄想在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造一個(gè)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(gè)宇宙？它帶有什么目的？根據(jù)林德計(jì)算，一旦某個(gè)宇宙工程師創(chuàng)造出一個(gè)新的宇宙，它會立即以超光速同其母體分離，不可能有進(jìn)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(gè)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(jié)構(gòu)上。林德認(rèn)為，實(shí)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(xué)家，在摸索著試圖揭示自然規(guī)律的過程中，實(shí)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(diǎn)時(shí)顯得相當(dāng)謹(jǐn)慎，同時(shí)觀察著我的反應(yīng)，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(dāng)我想知道嵌于我們宇宙的信息可能是什么的時(shí)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?！碑?dāng)我進(jìn)而追問他是否擔(dān)心其所有的工作可能只是——我竭力想要找到一個(gè)恰當(dāng)?shù)脑~語——胡說八道時(shí)，他的臉色陰沉得都快滴出水了。

“在我消沉的時(shí)候，我的確會感到自己是個(gè)徹頭徹尾的白癡，”他回應(yīng)道，“我思考的都是些相當(dāng)原初的玩意兒?！彼盅a(bǔ)充說，他曾盡力讓自己不要太沉迷于自己的想法，“有時(shí)這些模型相當(dāng)奇怪，如果你對它們太認(rèn)真，就有掉入陷阱的危險(xiǎn)。我想這和在湖面薄冰上跑步相似，如果你跑得非?？欤憧赡懿粫料氯ゲ⑶夷芘苌弦淮蠖尉嚯x?？扇绻阒皇钦驹谀莾喝ニ伎际欠衽軐α朔较颍菬o疑你就會掉下去。”

林德似乎是想表明，他作為一名物理學(xué)家的目標(biāo)并不是去追尋解，去追尋“終極答案”或僅僅是追尋某個(gè)“答案”，而是要不斷前進(jìn)，不斷向前滑行。林德對終極理論的想法感到恐懼，其自復(fù)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(xué)作為對知識的探求，也才會是無限且永恒的。但林德認(rèn)為，因?yàn)槲锢韺W(xué)受制于這個(gè)宇宙，所以它不可能趨近終極?！袄?，你沒有將意識包括進(jìn)去。物理學(xué)研究物質(zhì)，而意識并非物質(zhì)?！绷值峦饧s翰·惠勒的說法，現(xiàn)實(shí)在某種意義上是一種參與現(xiàn)象?！霸谀銣y量前，沒有什么宇宙，沒有你能稱作是客觀現(xiàn)實(shí)的東西?！绷值抡f。

就像惠勒和戴維·玻姆一樣，林德似乎對物理學(xué)永遠(yuǎn)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?！绷值逻x擇了后者，因?yàn)槲锢韺W(xué)只是提供了一條研究世界運(yùn)演的“不能說完全無意義”的道路。但有時(shí)候他承認(rèn)，“當(dāng)我一想到自己會像一個(gè)物理學(xué)家那樣死去時(shí)，就會感到沮喪。”

（摘自清華大學(xué)出版社《科學(xué)的終結(jié)》）