基本介紹
這其實(shí)是幾百年前莎士比亞的虛構(gòu)。近來(lái)，日本化學(xué)學(xué)家史蒂芬·霍金從莎翁卷帙艱深的專(zhuān)著上將這幾行詩(shī)的蘊(yùn)意特地挑出，作為他的新書(shū)《果殼中的宇宙》的書(shū)名。
雖然任何生靈的境遇都多多少少和此相像。就連最簡(jiǎn)單的基本粒子，它的波函數(shù)都可以看成空間的一種假象，波函數(shù)的性質(zhì)可按空間的對(duì)稱(chēng)性來(lái)定義。在這個(gè)意義上講，倘若生命、精神不自以為是無(wú)限空間的君王，反倒是不可理解的。
用科學(xué)定理來(lái)研究整個(gè)宇宙產(chǎn)生了宇宙學(xué)這門(mén)學(xué)科。科學(xué)家早已達(dá)成共識(shí)，我們的宇宙是由一個(gè)果殼狀的瞬子創(chuàng)生而至的，而在瞬子上的量子理論所能容許的時(shí)空和物質(zhì)的最小漲落，也就是果殼上的色斑，即是宇宙中的例如星體團(tuán)、星系甚至生命的一切結(jié)構(gòu)的起源。霍金是這個(gè)學(xué)說(shuō)的主要?jiǎng)?chuàng)辦者。他覺(jué)得宇宙的邊界條件是宇宙沒(méi)有邊界，這樣就真正科學(xué)地實(shí)現(xiàn)了宇宙"無(wú)中生有"的場(chǎng)景。
在愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論和哈勃發(fā)覺(jué)紅移定理亦稱(chēng)宇宙膨脹之前量子物理三大理論宇宙神學(xué)，人們覺(jué)得時(shí)間從無(wú)限的過(guò)去流往無(wú)限的將來(lái)，因果之鏈也就如此從過(guò)去延展到將來(lái)。這是牛頓的時(shí)間觀(guān)。在牛頓發(fā)覺(jué)萬(wàn)有引力定理以后量子物理三大理論宇宙神學(xué)，原本他就可以預(yù)言宇宙要么膨脹，要么收縮，然而他不知怎么處理無(wú)限空間的物質(zhì)分布的引力效應(yīng)，以及囿于腦子中的神學(xué)殘余，于是他就將這個(gè)問(wèn)題留給造物主。雖然他在《原理》的后卷扉頁(yè)上寫(xiě)下了雄心萬(wàn)丈的話(huà)："我要開(kāi)始闡述宇宙的體系"，雖然他做的只是研究恒星運(yùn)動(dòng)，而未觸碰宇宙的演進(jìn)。
在牛頓之前和以后，圣奧古斯丁和康德都對(duì)時(shí)間進(jìn)行過(guò)純思辨的思索。康德在《純粹理智批判》中闡明了時(shí)間是有限還是無(wú)限的二律背反。而更早得多的圣奧古斯丁則覺(jué)得宇宙是從和現(xiàn)況大致相同的狀態(tài)創(chuàng)生于有限的過(guò)去。而他思想的可貴之處在于，他覺(jué)得上帝在創(chuàng)生宇宙之前無(wú)事可做，這反倒和現(xiàn)代宇宙學(xué)觀(guān)點(diǎn)十分接近。
相對(duì)論和量子論
相對(duì)論和量子論是二十世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就。尤其是后者，他完全是人類(lèi)智慧的偉大構(gòu)建。所以在《果殼中的宇宙》的第一章相對(duì)論導(dǎo)論中主要是關(guān)于愛(ài)因斯坦的生平。量子論則是實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)的被動(dòng)產(chǎn)物，它的涵義迄今還解釋不清。在廣義相對(duì)論中，時(shí)空不再是一個(gè)被動(dòng)的背景，而是宇宙演變的主動(dòng)參與者。物質(zhì)分布使時(shí)空彎曲。如今再去侈談?dòng)钪嬷獾目臻g和時(shí)間，對(duì)這種概念進(jìn)行所謂的思辨，只能是倒挪到圣奧古斯丁之前。牛頓的時(shí)空觀(guān)是一個(gè)虛幻，而虛幻的唯一功能是對(duì)軟弱者的開(kāi)導(dǎo)。
引力論
愛(ài)因斯坦的引力論是將萬(wàn)有引力歸結(jié)為時(shí)空的曲率。這么時(shí)空能夠被彎曲得那么厲害，以至于人們可以返回到過(guò)去改變歷史呢？嚴(yán)格的科學(xué)估算強(qiáng)調(diào)，這是不可能的。
這么關(guān)于預(yù)言將來(lái)的能力呢？如今看來(lái)它起碼在三個(gè)層次上遭到限制。第一是動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的混沌行為，促使拉普拉斯意義上的決定性在實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。第二，在量子熱學(xué)中狀態(tài)是由波函數(shù)描述的，海森堡的不確定性原理促使精典意義上的決定性被減半。第三，不平凡的時(shí)空拓?fù)洌共ê瘮?shù)被密度矩陣所替代，就在這兒引進(jìn)了熱力學(xué)意義上的隨機(jī)性。
宇宙的未來(lái)是如何的呢？假如我們承認(rèn)科學(xué)定理的普適性和無(wú)窮威力，則不管人類(lèi)的雄心有多大，雖然要受環(huán)境和人口問(wèn)題的限制，我們不能和這種限制做渺茫和愚蠢的搏斗。人類(lèi)只能采用一種明智和節(jié)制欲望的生活形式。
時(shí)間導(dǎo)論
從《時(shí)間史話(huà)》首版以來(lái)的六年間，相對(duì)論家、宇宙學(xué)家和粒子化學(xué)學(xué)家通力合作，在找尋宇宙最核心的萬(wàn)物理論上取得長(zhǎng)足進(jìn)展。但和人們往年期望不同的是，我們可能不再具有統(tǒng)一理論的唯一敘述，這正如不能用一張地圖勾勒整個(gè)月球表面一樣。這些所謂的M-理論把五種弦理論在一個(gè)單獨(dú)的理論框架中統(tǒng)一上去。超引力和五種超弦理論是在不憐憫形下對(duì)自然的便捷的近似。并且M-理論的整體概況還是不很清楚。
我們的宇宙很可能是高維空間中的一個(gè)四維膜，我們的宇宙果殼也就愈加神奇。困惑天體化學(xué)學(xué)家多年的暗物質(zhì)很可能是影子星體的貫串高維空間抵達(dá)我們星體的引力效應(yīng)，引力的近程效應(yīng)和牛頓定理有誤差等等。四維膜之外的高維空間的行為怎么？是個(gè)饒有興趣的問(wèn)題。并且只要它們對(duì)膜世界具有相同的效應(yīng)，對(duì)于它們的區(qū)別就沒(méi)有意義。
量子宇宙學(xué)家就相信無(wú)中生有的場(chǎng)景而言是徹底的儒教者，就科學(xué)的方式論而言是不可救藥的實(shí)證主義者，而就癡迷于宇宙和理論的美而言，又是泛神論者。
宇宙學(xué)走過(guò)了非常漫長(zhǎng)的時(shí)光，一代代先哲的智慧和辛勤使人類(lèi)的宇宙觀(guān)臻于這么澄澈的境界，回顧這一切，我們這種膜世界上的生靈們感到自豪！
《果殼中的宇宙》是每個(gè)理解自身?xiàng)⒂钪嫒耸康谋乜磳?zhuān)著。正如其姊妹篇《時(shí)間史話(huà)》一樣，它讓我們分享科學(xué)家們?cè)谟钪娉ㄩ_(kāi)其秘密時(shí)感遭到的興奮。