活的宇宙

陈壮叔

一些科学家曾提出，宇宙演化过程可能全息地记录在人的大脑中，可我们不知道其“编码”形式。最近有人提出“宇宙是活的”的理论，这似乎暗示，生物演化过程本身，正好是宇宙演化的一个缩影。

我们是复杂的生物体，不可能由化学物质“碰巧”酿造而出，而是由最简单的有机体经过几十亿年的演化而来。宇宙可能有类似的过程，它是一个巨大的系统，不可能碰巧而出。较简单的宇宙首先出现，它可能经历了几千万代而进化到像现在这样的宇宙，美国宾夕法尼亚大学的物理教授斯摩林是这种思想最著名的倡导者。这种概念也借用了著名的宇宙学家霍金和林得所提出的“婴儿宇宙”学说。这种思想的一个出发点是，宇宙似乎十分特殊，从理论上看，并不像一个从大爆炸中涌现出来的宇宙那样典型。根据基本的物理学定律，宇宙应该更小和更短命。

现在的宇宙学理论认为，宇宙出于一个奇点，并在最初的瞬间，经历了一次不到1秒的暴胀。这就是按指数性速率增长的膨胀，暴胀的结果是宇宙膨胀到一个柚子般的尺寸。此时物质是均匀分布的，但并非完全地均匀，就是说宇宙中有物质疏密不同的区域。随着膨胀速度放慢，那些物质团块有足够的引力把自己周围的物质集聚到自己身旁。在此后的150亿年期间，这些团块物质终于形成了星系、恒星。不过这个理论未能说明，为何暴胀过程正好那么长，为何正好有那样的速率，以产生一个能形成恒星、星系的宇宙。一次较短、较弱的暴胀，留下的物质将过于紧密，原始宇宙有迅速塌缩回奇点的危险；一次较长、较强的暴胀，将把原始宇宙物质吹得稀散，以致永远也无法形成现在这个宇宙。于是就出现了一个精密调整暴胀的问题，这势必将问题的解决引向上帝。这是暴胀论面临的一个大难题。

斯摩林说，为何暴胀恰到好处正好允许当前宇宙的存在。如果用“宇宙是活的”的思想来解释，那就不用上帝来调整了。

根据这个理论，宇宙的诞生，实质上是一个大质量天体塌缩成黑洞的镜像。30年前就有科学家提出了这种看法，而霍金列出的描述宇宙大爆炸的方程，正好是一个时序逆转的、描述黑洞塌缩的方程。在20世纪80年代，宇宙学家认识到，总有一天，巨大的引力将制止宇宙现在的膨胀，继而使其逆转，塌缩回到奇点，这一奇点也就是曾创生宇宙的那个镜像。同时，相对论学者也取得一个共识，任何东西若是落入时空中的奇点，最终必须通过一种时空扭曲的捷径逃脱，并在另一时空(但它们的维度与前一时空不同)中作为一个膨胀着的奇点而涌出。从数学上看，这“新”的时空也是四维(三维空间和一维时间)的，跟现在的时空很相似，但与现在的时空维度呈直角。在这种情况中，每个奇点都有自己的一组时空维度，并在某种“超”时空框架中形成一个泡沫宇宙。因此，在“超”空间中能同时长出许多泡沫来，它们彼此通过“咽喉”(即虫洞或隧道)系统而相互连接。每个新泡沫都能成长为一个新的宇宙。就这样，它们膨胀——塌缩——膨胀，永恒而无限。

霍金等人认为，黑洞并非是塌缩物质的终点站，而是物质进入一条不知通向何处的单向通道。这意味着黑洞是新宇宙的种子。我们这个宇宙，很可能就是从别的宇宙中的一个黑洞中诞生出来的。更重要的，这个理论最终表明，宇宙似乎十分有效地制造恒星并最后变成黑洞，这也意味着，它同样有效地制造出更多的宇宙。因此只要有一个宇宙存在，势必就有许多甚至无限多个宇宙的存在。我们这个宇宙势必是巨大宇宙阵列中的一个成员，宇宙成员通过时空隧道而与阵列相连接。这类似于新生宇宙，通过宇宙脐带(隧道)而与母体宇宙相连接。

按斯摩林的思想，每次一个黑洞塌缩成奇点而产生出一个具有新时空维度的婴儿宇宙时，与此同时出现的物理定律与母宇宙的略有不同。例如，婴儿宇宙的引力，可能比母体略强(弱)一些。他认为，这一宇宙“传代”过程所产生的物理定律的变化，好像生命体在繁衍后代中的突变现象。每个婴儿宇宙并非是母体的复制品，而是一个略有不同的变形。这些婴儿宇宙，有的可能丧失了长大到大于普朗克长度的能力，而夭折在量子王国之内，有的则长大成宇宙。它们为什么有这种差别?按斯摩林的看法，那是由于物理定律在运行中的随遇性变化(突变)所引起的，这种变化使得在普朗克长度内的原始宇宙，或暴胀强烈或微弱，从而导致截然不同的结局。

每一代所产生的宇宙数目，大体上正比于母体宇宙的容积。但是在这一宇宙繁衍过程中，最主要的是，那些复制最成功的宇宙，能留下许多后代，在经过许多代以后而统治了整个宇宙体系。故而，当所有的宇宙还在母腹(黑洞)中时，就尽可能地争取成功，这就是说，黑洞的物理参数就有利于恒星和黑洞的形成。我们的宇宙正和这样的描述相符合。

这种理论解释了其他理论所碰到的困惑，即为何我们生活着的宇宙，会形成在一种颇不平常的条件上。正如同你不能期望化学物质的随遇性集聚会突然形成人类，同样的我们不能期望，从奇点中产生出的物理定律的随遇性组合，会产生出像我们生活着的宇宙。

生命体的一个根本特性是遗传性，例如，人们将自己的特性能较少变化地传给下一代。斯摩林认为，宇宙将它们的特性很少改变地传递给它们的子孙。在这个演化途中，成功的宇宙是一些留下许多子孙的宇宙，如果在传代过程中，随遇性突变的机会很小，那么宇宙越大，它成为胜利者的机会也越大。

虽然斯摩林的思想并未受到科学界的重视，但著名物理学家戴维斯说：“我不同意斯摩林理论的全部细节，但是，这是值得欢迎的观察老问题(为何宇宙如此地适合于我们生活)的一个新方法。”