《發(fā)現(xiàn)宇宙》飽覽瑰麗空間理論科學(xué)中的宇宙美

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人類第一次對(duì)頭頂這片星空感到好奇的時(shí)候，就踏上了“發(fā)現(xiàn)宇宙”這條路。古人們夜觀天象，通過計(jì)算、猜測、想象，得出了他們對(duì)宇宙的理解，人類的宇宙觀漸漸有了雛形。

開天辟地一般，愛因斯坦方程為“發(fā)現(xiàn)宇宙”理清了思路，從此人們有了發(fā)現(xiàn)宇宙、解釋宇宙的有力工具，人類的宇宙觀漸漸走向成熟。在《發(fā)現(xiàn)宇宙》這本書中，我們可以找到眾多科學(xué)理論的來源。本書的作者是約翰·D. 巴羅（John D. Barrow），他是英國劍橋大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)與理論物理學(xué)系教授，研究領(lǐng)域涉及宇宙學(xué)、天體物理、引力理論、天體粒子物理等，但巴羅不僅是一位科學(xué)家，還是一位優(yōu)秀的科學(xué)傳播者。他經(jīng)常參與公眾演講，并把對(duì)科學(xué)的理解以及哲學(xué)的思考留在了自己的作品中。

自古以來的智者們?yōu)榻议_宇宙的一切真相前仆后繼。20世紀(jì)初，愛因斯坦方程為發(fā)現(xiàn)所有可能的宇宙提供了新方法，自此以后的科學(xué)家們都在對(duì)這個(gè)復(fù)雜方程艱難求解，與這些方程解對(duì)應(yīng)的，是各種各樣的可能的宇宙。他們對(duì)這些宇宙的描述豐富了人類對(duì)這片虛空的想象：這些宇宙的數(shù)量無窮無盡，性格迥異，不同宇宙當(dāng)中的自然法則甚至都有可能各不相同。

與此同時(shí)，“宇宙”永遠(yuǎn)是流行科幻作品中的最考驗(yàn)場景設(shè)定的環(huán)節(jié)，同時(shí)，也很考驗(yàn)制作方的科學(xué)背景知識(shí)，在如此浩渺的空間中，一旦行為設(shè)定背離理論基礎(chǔ)，這一處細(xì)節(jié)將決定口碑成敗。

在此之下，人們更加關(guān)注于細(xì)節(jié)的真實(shí)性，也更愿意了解關(guān)于“宇宙”的科學(xué)知識(shí)。市場上有很多講述暗物質(zhì)、暗能量、宇宙開端、宇宙暴脹、宇宙的終結(jié)等等的科普書，但《發(fā)現(xiàn)宇宙》不同于這些較為專一的主題，它更詳細(xì)生動(dòng)地描述了一個(gè)個(gè)已被我們發(fā)現(xiàn)的宇宙，以及這背后的發(fā)現(xiàn)史。這是一段艱辛也動(dòng)人的歷史，大概人類生來就想去證明自身的存在是有意義的——總要知道這整個(gè)世界的終極真相，我們才能知道人類的存在有什么意義吧？

于是人類一直都在問：我們究竟在一個(gè)怎樣的世界里？為什么是我們？浩瀚宇宙中是否有其他文明與我們遙遙相望？

有人不滿足于疑問，選擇踏上這條路尋找真相，一代又一代的人前仆后繼，真相也許漸漸露出面目，但也許我們走的是離真相更遠(yuǎn)的方向。誰知道呢？《發(fā)現(xiàn)宇宙》給不了我們終極答案，但這一路如何跌宕起伏，愛因斯坦方程究竟意味著什么，宇宙居然可以有這么多可能性，相信每個(gè)讀者讀來都會(huì)有自己的感觸。

整本書的大開大合，字里行間古典的幽默感和哲學(xué)思辨的味道，讓人不得不猜想，巴羅先生在創(chuàng)作這本書的時(shí)候，肯定享受著更深刻的精神愉悅——但不要懷疑這本書的專業(yè)性，關(guān)于宇宙，沒幾個(gè)人能比約翰·D.巴羅更專業(yè)。讓我們一起踏上這段發(fā)現(xiàn)宇宙之旅，從愛因斯坦的方程式中解出宇宙的一萬種可能。以下文字節(jié)選自本書的前言部分。

前言

此刻的宇宙廣袤無垠。

本書向我們講了一則宇宙的故事。這個(gè)故事將圍繞一個(gè)不同尋常卻鮮有人知的事實(shí)展開：阿爾伯特·愛因斯坦已經(jīng)向我們展示了應(yīng)當(dāng)如何描述所有可能存在的宇宙，即整個(gè)“大宇宙”。幾千年前就已經(jīng)有人開始討論宇宙的結(jié)構(gòu)，古代的哲學(xué)家和思想家曾經(jīng)提出過各種各樣奇怪的圖像來描述或解釋這個(gè)結(jié)構(gòu)。這些描述或解釋往往出于宗教思想、民族主義或者藝術(shù)幻想，抑或是僅僅出于個(gè)人偏見。當(dāng)然，這些都算不上理論，只能被當(dāng)成故事來看待。

直到20世紀(jì)初，這一切才突然有了變化：愛因斯坦提出了找到所有可能存在并且符合物理學(xué)定律與引力性質(zhì)的宇宙的新方法，這種方法還能回溯宇宙的過去并預(yù)測它們的未來。雖然方法已經(jīng)有了，但想按照他的方法找出這些宇宙絕非易事。

自那以來，天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家以及物理學(xué)家們就一直在嘗試解出愛因斯坦的復(fù)雜方程，得到代表著相應(yīng)宇宙的解。而本書要講述的就是他們努力探索的過程，以及在此過程中逐漸揭開的新篇章。

所有可能存在的宇宙數(shù)目極多，這些宇宙的紛繁復(fù)雜和千奇百怪超乎我們的想象，其中很多宇宙都以20世紀(jì)最出名的科學(xué)家的名字來命名。隨著時(shí)間的推移，這些宇宙有的隨時(shí)間推移而膨脹，有的逐漸收縮，有的像陀螺一樣旋轉(zhuǎn)，有的則處于完全的混沌;有的宇宙完全平滑，有的凹凸不平，有的則隨著宇宙潮汐沿各個(gè)方向不斷顫動(dòng);有的宇宙處于永恒的振蕩之中，有的則會(huì)變得天寒地凍、死氣沉沉，還有的會(huì)永遠(yuǎn)不停地加速膨脹下去;有的宇宙允許時(shí)間回到過去，有的可以在有限的時(shí)間內(nèi)發(fā)生無限多的事情。僅有少數(shù)宇宙可以容許生命的存在，其他的宇宙我們永遠(yuǎn)都無法經(jīng)歷。有的宇宙會(huì)以一場壯麗的爆炸終結(jié)，有的宇宙終結(jié)時(shí)卻只能發(fā)出“一聲悶響”，還有些宇宙根本就不會(huì)終結(jié)。

本書將提到各種各樣的宇宙，有物理定律隨時(shí)隨地發(fā)生變化的宇宙，有隱藏著額外時(shí)空維度的宇宙，有永恒不變的宇宙，有住在黑洞里的宇宙，有毫無征兆地消失的宇宙，有相互碰撞的宇宙，有發(fā)生暴脹的宇宙，還有從別的東西演化而來甚至從無到有地產(chǎn)生的宇宙。我們會(huì)逐漸地了解迄今為止最新、最先進(jìn)的宇宙理論，以及現(xiàn)代物理學(xué)引入的“多元宇宙”（Multiverse）概念，即所有可能存在的宇宙一同組成了一個(gè)“大宇宙”。這是整個(gè)科學(xué)界最令人匪夷所思又意義深遠(yuǎn)的思想，它促使我們思考：到底是只存在一個(gè)特定狀態(tài)的宇宙呢，還是這一系列所有可能存在的宇宙都同時(shí)存在呢？

宇宙學(xué)和天文學(xué)方面的很多科普書籍往往都只集中講述某一個(gè)話題，如暗物質(zhì)、暗能量、宇宙開端、宇宙暴脹、支持生命出現(xiàn)的巧合條件，以及宇宙的終結(jié)，等等，但我在這本書里會(huì)連貫統(tǒng)一地向大家介紹所有已發(fā)現(xiàn)的宇宙，以及它們被發(fā)現(xiàn)的歷史和發(fā)現(xiàn)它們的科學(xué)家的性格特征。