無中生有的宇宙

前言

　　“無論美夢還是噩夢，　　我們都要清醒地體驗。　　在我們生活的世界上，科學(xué)無孔不入?！　】茖W(xué)完整而又真實。　　我們不能無視科學(xué)，猶如對待游戲?！薄　　鸥鞑肌げ祭手Z夫斯基(Jacob Bronowski)　　為了開誠布公起見，必須承認，我并不同情世界上所有宗教的基礎(chǔ)：有創(chuàng)世就必定有造物主的信念。每天都有美的奇跡出現(xiàn)：從寒冬清晨的雪花，到午后夏雨的彩虹。不過，哪怕是最熱忱的基要主義者(fundamentalists)，也不至于堅持這些美麗而精致的物體，都是神圣智慧刻意設(shè)計的最重要成果。事實上，許多外行人和科學(xué)家熱衷于賣弄他們的學(xué)問：簡單、精妙的物理定律如何自發(fā)生成雪花和彩虹?！　‘?dāng)然，有人會問——許多人確實問了：“物理定律從何而來？”還有更具暗示性的：“這些定律是誰創(chuàng)造的？”即使有人能回答第一個問題，人家還會接著問：“可那又是從哪兒來的？”“那又是誰創(chuàng)造的？”諸如此類?！　∽詈?，許多有思想的人顯然不得不乞靈于第一因(First Cause)。柏拉圖(Plato)、托馬斯·阿奎納(Thomas Aquinas)、現(xiàn)代羅馬天主教會都是這樣，由此設(shè)想創(chuàng)造萬物的造物主，包羅萬象、無所不在?！　∪欢?，訴諸第一因仍然留下了問題：“造物主是誰創(chuàng)造的？”尤其是：永恒存在的造物主和永恒存在的宇宙有什么區(qū)別，為什么非要支持前者？　　這些論證總是讓我想起一位專家(有時說是貝特蘭·羅素[Bertrand Russell]，有時說是威廉·詹姆斯[William James])舉辦的宇宙起源講座，有個女人反對說：世界建立在巨龜上，巨龜下面是另一只烏龜，然后以此類推……“烏龜一只接一只！”無限回歸的創(chuàng)造性力量自己產(chǎn)生自己，即使想象的創(chuàng)造性力量比烏龜更強大，也不能讓我們更接近宇宙起源。不過，無限回歸的隱喻其實比獨一無二造物主的解釋更接近于宇宙起源的真實過程?！　∫陨系劢K止論證，似乎可以避免無限回歸，但我在這里要引用我的老生常談：無論我們喜不喜歡，宇宙就是那樣。有沒有造物主，不取決于我們的愿望。沒有上帝或意圖的世界似乎嚴酷而無意義，但僅此不足以證明上帝確實存在?！　∨c此相似，我們的心靈不容易理解無限(雖然數(shù)學(xué)是我們心靈的產(chǎn)物，在涉及無限的問題上很不錯)，但不能告訴我們無限是否存在。我們的宇宙可能在空間或時間上無限。或者像理查德·費曼(Richard Feynman)有一次提出的假設(shè)：物理法則猶如洋蔥頭，有無限多層次，我們探索新天地，就會發(fā)現(xiàn)新法則。干脆說吧，我們就是不知道！　　2000多年來，宇宙問題的挑戰(zhàn)是：“為什么有物存在，而不是一切皆空？”宇宙是群星、星系、人類和天曉得還有什么的復(fù)合體。這個命題的意義是：宇宙的產(chǎn)生可能沒有設(shè)計、意圖或目的。哲學(xué)或宗教問題通常以此為框架，不過自然界最基本和最重要的問題也在于此。因此，從根本上講，嘗試和解決這些問題最合適的地方仍然是科學(xué)?！　”緯哪康暮芎唵巍Ｎ蚁腼@示：現(xiàn)代科學(xué)如何以各種偽裝的形式，能夠而且正在提出問題：“為什么有物存在，而不是一切皆空？”我們科學(xué)家從出色的摸索性實驗觀察和現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)理論得出結(jié)論，所有這些結(jié)論都提示：無中生有不是問題。其實，宇宙形成必須有某些無中生有的事物。一切跡象都顯示：我們的宇宙可能就是這樣產(chǎn)生的?！　∥覐娬{(diào)可能這個詞，因為我們沒有一舉廓清問題的經(jīng)驗性材料。但宇宙無中生有的事實依據(jù)至少對我相當(dāng)有說服力。　　我應(yīng)該首先解釋“空”(N0thing)的意義，然后才能繼續(xù)。我下面還會詳加討論這個問題。我在公共論壇上發(fā)現(xiàn)，反對我的哲學(xué)家和神學(xué)家有一道殺手锏：科學(xué)家沒有真正理解“空”的意義。(我忍不住想回敬：神學(xué)家哪方面都不精通。)　　他們堅持說：“空”不是我討論的那種意義。“空”是“非存在”(non-being)，意義模糊不清。這讓我想到一開始跟特創(chuàng)論者爭辯“智慧設(shè)計論”(intelligent design)的場面，顯然他們對“智慧設(shè)計論”沒有清晰的概念，只知道它不是什么?！爸腔墼O(shè)計論”只是一個無所不包的反進化論遁詞。哲學(xué)家和神學(xué)家一再反復(fù)修改“空”的定義，不讓它符合當(dāng)前科學(xué)家采用的任何版本。　　不過，照我的意見：許多神學(xué)和某些現(xiàn)代哲學(xué)在智力上已經(jīng)破產(chǎn)，因為"空"和“物”(something)的物理學(xué)意義一樣清楚，特別是“空”可以定義為“無物”(absence of something)。由此，我們有必要精確理解這些概念的物理學(xué)性質(zhì)。沒有科學(xué)，任何定義不外乎空文?！　?00年前，“無”(nothing)指純粹的真空、沒有真正的物質(zhì)實體，這大概沒有多少爭議。不過，我們在過去100年內(nèi)已經(jīng)弄清楚：以前我們對大自然的運作了解有限，原先設(shè)想的真空遠不是一片虛無?，F(xiàn)在，宗教批評家告訴我：我不應(yīng)該把真空看成無物，而應(yīng)該看成“量子真空”(quantum vacuum)，有別于哲學(xué)家或神學(xué)家理想化的“無”。　　就是這樣。不過，如果我們接下來將“空”解釋為時空本身不存在呢？這樣能成立嗎？我又一次……有所懷疑。但我就要提到：時空可能自發(fā)生成。因此，我們現(xiàn)在獲悉：甚至“空”也不是真正一無所有。他們說：必須有上帝，才能避免虛空?！　「肄q論這個問題的許多人都暗示：如果“潛在狀態(tài)”(potential)能有所創(chuàng)造，就不是真正的虛空。潛在狀態(tài)肯定有某種自然法則，有別于真正的虛空。那時，如果我爭辯，說自然法則像宇宙一樣本身可能也是自發(fā)生成的，并不能充分解決問題，因為產(chǎn)生自然法則的整個系統(tǒng)并不是真正的虛空?！　觚斠恢唤右恢唬课也幌嘈?。但烏龜理論有其吸引力，因為科學(xué)不斷改變場地，其方式令人不適。當(dāng)然，這就是科學(xué)(前蘇格拉底[Socrates]時代可能稱為自然哲學(xué))的目的之一。不適感意味著我們已經(jīng)處在新觀念形成的前夜。無疑，援引“上帝”以逃避“怎樣發(fā)生”的問題，無非是智力上的懶惰。尤其是：如果沒有創(chuàng)世的潛在狀態(tài)，上帝就不可能創(chuàng)世。宣稱上帝外在于自然、可以避免潛在的無限遞歸，不過是語義上的欺騙。因此，無中生有的虛空并不包括潛在狀態(tài)?！　≡谶@里，我真正的目的是要說明：科學(xué)其實已經(jīng)改變了場地。由此，關(guān)于虛空本質(zhì)的抽象和無益的爭論已經(jīng)消退，描述宇宙實際起源的有益、可行的努力取而代之。我還要解釋它對我們現(xiàn)在和未來產(chǎn)生的可能意義?！　∵@反映了一個非常重要的事實。理解宇宙的演化，最好不要牽扯宗教和神學(xué)。宗教和神學(xué)經(jīng)常把水?dāng)嚋啠缣摽盏膯栴}就是這樣，沒有任何基于經(jīng)驗的證據(jù)。我們還沒有充分理解宇宙的起源，這時沒有理由指望這方面發(fā)生變化。而且，在人類理解力的領(lǐng)域內(nèi)，我希望宗教像道德一樣，恪守本分、不要逾界?！　】茖W(xué)能讓我們更有效地理解自然，因為科學(xué)精神基于三項關(guān)鍵準(zhǔn)則：1.追隨證據(jù)指示的方向。2.若有理論，必須竭力證明其錯誤，猶如竭力證明其正確。3.以實驗為判斷真實性的最終仲裁，不是從原先的信仰衍生，也不是根據(jù)理論模型的美麗與典雅。　　我這里所說的實驗結(jié)果不僅及時，而且意外。宇宙演化的科學(xué)掛毯遠比出自人類之手的故事或畫像更豐富、更迷人。大自然比人類的想象力更能出奇制勝?！　∵^去20年來，宇宙學(xué)有驚人的進展。粒子和重力理論徹底改變了我們的宇宙觀，驚人而深刻地重塑了我們對宇宙起源和宇宙未來的理解。因此，撰寫宇宙演化的書籍實在趣味無窮，只要讀者受得了我的俏皮話就行?！　∥易珜懕緯环矫嫦胍?qū)散神話、攻擊信仰，另一方面想要贊美知識、展示我們的宇宙多么驚人而又迷人。　　我們的探索迅若旋風(fēng)，直達膨脹宇宙的最遠方，從最初的大爆炸直到最遙遠的未來，涵蓋了過去100年來最驚人的物理學(xué)進展?！　〈_實，我撰寫本書的直接動機是宇宙研究最近30年的重大成果。研究產(chǎn)生了驚人的結(jié)論：大部分宇宙能量彌漫于整個空間，以現(xiàn)在無法解釋的神秘形式存在。稱這個發(fā)現(xiàn)改變了現(xiàn)代宇宙學(xué)的場域，仍然過于保守?！　∈紫龋@個新發(fā)現(xiàn)有力地支持了宇宙無中生有的準(zhǔn)確性。我們還因此重新審視許多宇宙演化假說，最終質(zhì)疑自然法則是否真有基礎(chǔ)性?，F(xiàn)在，這些發(fā)現(xiàn)各以其方式應(yīng)對宇宙無中生有的問題，我希望：如果還沒有完全解決問題，至少已經(jīng)使問題不那么嚴峻?！　”緯苯釉从?008年10月。當(dāng)時，我在洛杉磯(Los Angeles)做同名講座。我驚訝地發(fā)現(xiàn)：理查德·道金斯基金(Richard Dawkins Foundation)應(yīng)用了YouTube視頻，此后多達85萬觀眾看了視頻。無神論和神學(xué)團體的論戰(zhàn)多次復(fù)制引用?！　〖热贿@個題目顯然引起了廣泛的興趣，網(wǎng)上評論和媒體追蹤報道又頗多混淆，我覺得有必要在本書中更完整地表述我的理念。我還抓住現(xiàn)在的機會做了增補，集中補充了最近的宇宙學(xué)革命：我們宇宙圖景的徹底改變；空間能量和幾何構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)。我在本書前三分之二討論這些問題。　　在此期間，我多加考慮自己論據(jù)的許多前身和觀念。我跟其他有興趣的人討論，這種興趣有傳染性。我深入探討粒子物理學(xué)發(fā)展的沖擊，特別是我們宇宙的起源和性質(zhì)。最后，我向激烈反對的人表達了我的論點，這樣可以獲得某些深刻的見解，有助于進一步發(fā)展我的論證?！　∥易罱K得以充實本書，格外受益于一些最有思想的物理學(xué)同儕。我特別想感謝艾倫·古斯(Alan Guth)和弗蘭克·維爾澤克(Frank Wilczek)，承蒙他們撥冗，跟我延伸討論和通信，解決了我頭腦里的疑惑，有時加強了我的解釋?！　≡谧杂沙霭嫔?Free Press，)的萊斯利·梅瑞迪斯(Leslie Meredith)和多米尼克·安方索(Dominick Anfuso)鼓勵下，其所屬的西蒙和舒斯特(Simon and Schuster)出版集團有意出版這方面的書籍。我隨即跟朋友克里斯托弗·希金斯(Christopher Hitchens)聯(lián)系，他的學(xué)養(yǎng)、才識為我平生所僅見。他的科學(xué)與宗教論戰(zhàn)系列作品曾經(jīng)引用過我的講座內(nèi)容。我想：由他撰寫前言，再合適不過。克里斯托弗雖然身體欠佳，還是和藹、慷慨、勇敢地做到了。我永遠感謝這種友誼和信任的舉動。然后，在一度財務(wù)緊張的情況下，我杰出而雄辯的朋友、著名科學(xué)家和作家理查德·道金斯同意撰寫前言，難關(guān)得以度過。我感謝克里斯托弗、理查德和以上各位的支持和鼓勵，再次回到電腦前寫作。

內(nèi)容概要

《無中生有的宇宙(萬物起源于空空又從何而來)》由勞倫斯·M.克勞斯著，劉仲敏譯：宇宙從何而來？太初之前是什么？未來會怎樣？最后，為什么宇宙有物而非空無？我們常常思考一些關(guān)于宇宙和人類的問題，諸如：宇宙從何而來？它將如何終結(jié)？我們?yōu)槭裁磿谶@里？本書就是一本關(guān)于宇宙和人類的書，對于這些問題，作者提供給我們一種耳目一新的答案。最新的前沿物理研究揭示了宇宙的起源，表明宇宙是無中生有的，其它東西也是。作者向我們展示了關(guān)于宇宙起源的最新發(fā)現(xiàn)：首先，我們宇宙的總能量一直為零，這是一個不爭的事實。無需設(shè)想一個從虛無中誕生的宇宙有什么不同，也無需設(shè)想為什么宇宙被調(diào)節(jié)的如此凈妙。其次，將量子力學(xué)應(yīng)用到宇宙時，需要有些無中生有的東西。簡單來說就是：虛無是不穩(wěn)定的。在微觀尺度上，量子力學(xué)意味著所有的系統(tǒng)都在運動。總量為零的能量永遠在向外擴展，因此在虛無的空間里注定要誕生出一個宇宙，也就是我們這個宇宙。最后，物理學(xué)家最近已經(jīng)開始著手調(diào)查空間存在和物理定律的起源，以及它們?nèi)绾坞S著時間的推移發(fā)生變化，“我們的宇宙在不遠的將來將會變得完全不同”這個說法將對未來產(chǎn)生深遠影響。作者還向我們表示，科學(xué)是一種全新的道德，《無中生有的宇宙(萬物起源于空空又從何而來)》將帶給讀者一個前所未有的宇宙觀和世界觀。

作者簡介

勞倫斯?M?克勞斯（Lawrence M. Krauss），美國著名理論物理學(xué)家、評論家和備受贊譽的科普作家，被《科學(xué)美國人》（Scientific American）雜志譽為“罕見的公共知識分子?！?br />克勞斯的名聲享譽國際，他的研究興趣包括早期宇宙、暗物質(zhì)的性質(zhì)、廣義相對論、中微子物理學(xué)、宇宙學(xué)、天體物理學(xué)等多個方面。他于1982年加入哈佛科學(xué)協(xié)會，1985年進入耶魯大學(xué)天文物理學(xué)系，后獲得麻省理工學(xué)院物理學(xué)博士學(xué)位。他目前是亞利桑那州立大學(xué)起源研究課題組負責(zé)人，也是該校的地球與空間科學(xué)學(xué)院和物理學(xué)的教授。
他是8本暢銷書的作者，其中包括《的物理學(xué)》、《超越》等。同時，他經(jīng)常在報刊雜志上發(fā)表專欄文章，定期在電臺和電視上露面。他的官網(wǎng)是：http://krauss.faculty.asu.edu。

書籍目錄

前言
第一章  宇宙之謎的故事──起源
第二章  宇宙之謎的故事──稱量宇宙
第三章  來自時間起點的光
第四章  無中生有
第五章  逃逸宇宙
第六章  宇宙盡頭的免費午餐
第七章  我們悲慘的未來
第八章  重大意外事故？
第九章  虛空原有物
第十章  虛空不穩(wěn)定
第十一章  奇妙新世界
后記
跋/理查德?道金斯
關(guān)于作者

章節(jié)摘錄

　　在一個黑暗的暴風(fēng)雨之夜。　　1916年初，阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)剛剛完成他的偉大工作。他經(jīng)過10年艱苦的智力工作，歸納出新重力理論，他稱之為廣義相對論。不過，廣義相對論不僅是新重力理論，而且是新時空理論。這一科學(xué)理論不僅能解釋物體如何在宇宙中運動，還能解釋宇宙自身的演化。這還是第一次?！　〉渲杏幸粋€障礙。愛因斯坦開始運用這種理論描繪宇宙整體時，發(fā)現(xiàn)我們顯然生活于其中的宇宙無法描繪?！　‖F(xiàn)在，時間大約過了100年。只在一個人生命的幅度內(nèi)，很難充分理解我們的宇宙變化有多大。1917年前后的科學(xué)界認為：宇宙平坦而永恒，只有一個星系——我們的銀河系。銀河系之外圍繞著廣闊、無限、黑暗、空曠的太空。畢竟，你用肉眼或小望遠鏡觀察太空時，沒有理由懷疑還有其他事物存在?！　垡蛩固估碚摵鸵郧暗呐ｎD萬有引力理論一樣，認為重力是所有物體之間純粹的吸引力。這意味著空間中的大質(zhì)量物質(zhì)不可能永遠靜止。相互吸引終將導(dǎo)致內(nèi)崩潰，顯然有異于貌似靜態(tài)的宇宙。　　愛因斯坦的廣義相對論不符合當(dāng)時的宇宙圖景，他因此受到的打擊比人們想象的更大。我有理由擯棄一個廣為流傳的愛因斯坦和廣義相對論神話，這個神話一直讓我不舒服。普遍認為：愛因斯坦閉門獨自工作了好幾年，完全依靠思想和推論，超然于現(xiàn)實之外，構(gòu)建了這個美麗的理論(……或許就像今天的弦理論家！)不過，真實情況差之千里。　　愛因斯坦總是深受實驗和觀察引導(dǎo)。他一面做許多“思想實驗”，一面用10年時間辛勤工作，學(xué)習(xí)新數(shù)學(xué)、追隨許多錯誤的理論。最后，他得出在數(shù)學(xué)上確實美麗的理論。不過，他和廣義相對論的因緣中，觀察是最重要的時刻。他在最終完成理論的亢奮時刻，跟德國數(shù)學(xué)家大衛(wèi)·希爾伯特(David Hilbert)競爭，用他的公式演算天體運行：水星近日點(軌道最接近的一點)進動。其他方法似乎只能推導(dǎo)出模糊的結(jié)論。　　天文學(xué)家早已注意到：水星軌道跟牛頓物理學(xué)的預(yù)言稍有偏差。水星軌道不是完美的橢圓形回歸(就是說行星不會精確地返回到同一個點上。每運轉(zhuǎn)一圈方向，都會有所變化，最終形成螺旋形。)偏差值小得難以置信：100年偏離43角秒(百分之一度)?！　　?/pre>



媒體關(guān)注與評論
　　在宇宙學(xué)領(lǐng)域，我們正經(jīng)歷著一場哥白尼式的奇妙革命?！稛o中生有的宇宙》（A Universe from Nothing）就是這次革命引人入勝且杰出的入門指南?！　　炼鳌溈擞榷鳎↖an McEwan），《時間中的孩子》（The Child in Time）作者　　　　勞倫斯·M.克勞斯（Lawrence M.Krauss）在《無中生有的宇宙》中，對宇宙學(xué)現(xiàn)狀做了一番驚人的介紹。這門學(xué)科研究萬物遙遠的過去和遙遠的未來。事實證明，萬物都與空無有關(guān)、而不是與上帝有關(guān)。此書才華橫溢，理據(jù)充分。　　——薩姆·哈里斯（Sam Harris），《道德景觀》（The Moral Landscape）作者　　　　克勞斯深入智力領(lǐng)域，出神入化。他陳述了宇宙本性和我們在宇宙中定位的最新觀念。這是一次驚人的閱讀體驗?！　　R里奧·利維德（Mario Livio），《黃金分割》（The Golden Ratio）作者　　　　本書清晰明了，勞倫斯·克勞斯概括了強有力的證據(jù)：我們復(fù)雜的宇宙源于酷熱、致密的狀態(tài)。這促進了宇宙學(xué)家發(fā)展萬物起源的驚人推測?！　　R丁·瑞斯（Martin Roes），《我們的末日》（Our Final Hour）作者


編輯推薦
　　2011年美國最佳科普圖書，獲獎無數(shù)，銷量突破5000000冊　　當(dāng)代大師之作，講述大爆之前宇宙空無之境的種種不可思議





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