史蒂芬·霍⾦(Stephen William Hawking,1942年1⽉8⽇—2018年3⽉14⽇,英国理论物理学家、宇宙学家及作家)在他晚年意识到,在思考宇宙的起源时,我们应该认真审视我们的视⻆问题。霍⾦认为,实验室科学家对于他们的实验来说是在扮演⼀个“上帝”⻆⾊,但是,当我们思考的是宇宙起源时,我们显然不能把这个我们身在其中的宇宙像实验室⾥的所有仪器或条件⼀样“设定好”。
在宇宙学中,上帝的视⻆是错误的。
霍⾦在他最⼴为⼈知的作品《时间简史》中的上帝视⻆,在晚年的他⾃⼰眼中,应该被抛弃。这也是霍⾦与宇宙暴胀理论的创始⼈之⼀安德烈·林德的争议所在。林德在宇宙暴胀理论的基础上提出了其多元宇宙理论,认为暴胀产⽣了不⽌⼀个宇宙,⽽是许多个宇宙,宇宙是⼀个巨⼤且不断膨胀的⼴阔区域,这⼀区域中有⽆数个不同的宇宙,它们远离彼此的视界,正如不断膨胀着的海洋中的⼀座座岛屿。
霍⾦表示,“我们进⼊了⼀条死胡同。我们需要⼀种新的(物理)哲学思想来为宇宙学服务。”基于此,霍⾦提出了他最后的理论,⼀种⾃上⽽下的宇宙学,在霍⾦的量⼦宇宙观中,观测者居于核⼼地位。这是他⽣前的最后⼀篇论⽂的内容,也是其合作者、弟⼦托⻢斯·赫托格新书《时间起源》所阐释的主题。
霍⾦和托⻢斯·赫托格在剑桥⼤学数学科学新校区,史蒂芬的办公室⾥。
史蒂芬跳过了他习惯性的寒暄,直奔正题,打字也⽐平时快了⼀两个档次。“我改变主意了。《时间简史》的视⻆错了。”我笑了:“我同意!你告诉出版商了吗?”史蒂芬抬起头来,满脸好奇。“在《时间简史》中,你以上帝的视⻆看待宇宙,”我解释道,“就好像我们在从宇宙的外部观测宇宙或其波函数。”史蒂芬扬了扬眉⽑,⽤他的⽅式告诉我,我们是在同⼀个频段上。“⽜顿和爱因斯坦也是这么做的。”他说道,似乎是在为⾃⼰辩护。
他继续说道:“上帝视⻆适⽤于实验室实验,如粒⼦散射,在这种情况下,⼈们制备好初始状态,然后测量最终状态。然⽽,我们不知道宇宙的初始状态是什么,我们当然也就不能尝试制备出不同的初始状态,去看它们产⽣了什么样的宇宙。”我们都知道,实验室的设计就是为了从外部⻆度研究系统的行为。实验室科学家会⼀丝不苟地让他们的实验与外界保持完全隔离。(CERN的实验粒⼦物理学家更是应该远离他们的⾼能碰撞以确保安全!
)正统的物理学理论反映了这种分离,它把⾃然规律所⽀配的动⼒学⾏为和代表着实验安排和系统初始状态的边界条件在概念上明确地切割开来。前者我们设法发现和检验,⽽后者我们则努⼒控制。定律和边界条件之间的这种泾渭分明使实验室科学可以进⾏严谨的预⾔,但也限制了其适⽤范围,因为我们很难将整个宇宙打包塞进⼀个实验室。我预料到了史蒂芬的想法,于是果断回应道:“在宇宙学中,上帝的视⻆显然是错误的。
我们是身在宇宙之中,⽽不是在宇宙之外。”史蒂芬表示同意,⼜集中精⼒写下⼀句话。
“由于没有认识到这⼀点,”他敲着字,“我们进⼊了⼀条死胡同。我们需要⼀种新的(物理)哲学思想来为宇宙学服务。” “啊哈,”我⼤笑道,“终于轮到哲学了!”他点了点头,抬起眉⽑。他暂时将对哲学的怀疑抛开了。
我们已经明⽩,林德与霍⾦之争不仅仅是⼀种宇宙学理论与另⼀种宇宙学理论之间的争论,这场多元宇宙之争所围绕的是⼀些关乎物理学理论更深层次的认识论本质的核⼼问题。我们与我们的物理学理论之间有怎样的联系?关于存在这个⼤哉之问,物理学和宇宙学的⾮凡发现⼜到底告诉了我们什么?
霍⾦在他⽣前发表的最后⼀篇论⽂中提出了⾃上⽽下的新宇宙学,颠覆了他在《时间简史》中提出的关于时间起源的观点。
在这篇刊登在《⾼能物理学杂志》上的⽂章中,他认为多元宇宙并没有那么多,宇宙的演化在整体上是平滑⽽有限的。霍⾦在他⾮凡的⼀⽣中试图回答,宇宙是如何创造出如此完美且适宜⽣命⽣存的环境的?为了解开这个谜团,霍⾦研究了宇宙的⼤爆炸起源,但他的早期⼯作遇到了危机,因为他的数学预测结果显示,在可能产⽣的所有宇宙中,占最⼤⽐例的宇宙种类是⽆法孕育出⽣命的。
霍⾦和我对这个问题研究了20年,终于在霍⾦⽣命的最后阶段,我们发展出了⼀种新的可以解释⽣命的起源的宇宙理论。我们凝视着宇宙全息图,探寻其中的量⼦⼒学秘密,惊讶地发现了⼀个更深层次的进化,在这个进化中,物理定律变得更简单,粒⼦、⼒甚⾄时间本身都消失了。这⼀发现使我们产⽣了⼀个⾰命性的想法:物理定律并不是⼀成不变的,⽽是随着它们所统治的宇宙的形成⽽诞⽣和共同进化的。
该理论针对宇宙的起源提出了⼀种激进的新达尔⽂主义观点。《时间起源》对宇宙的诞⽣提供了⼀个惊⼈的新视⻆,它将深刻地改变我们对⾃⼰在宇宙秩序中的位置的看法,这是霍⾦留给⼈们的最伟⼤的理论遗产。