材料一:
当今世界上几位研究宇宙的大师在时间的开始与延续问题上相持不下。数学家和物理学家们正在阅读两篇论文,这两篇论文在“为什么宇宙可能永远没有终点”的问题上各执一词。
一方是坐在轮椅上的宇宙学家斯蒂芬 ·霍企及其剑桥大学的同事尼尔 · 图罗克,他们在《物理快报》发表的论文中提出的论点是,最初万万万亿分之一秒时间里发生的一切可能决定了宇宙永恒不灭的本质。
另一方是美籍俄裔物理学家安德烈 · 林德(他是膨胀理论的泰斗之一,试图解释在最初的一刹那发生的事情),他在已发表的论文中说,霍金和图罗克理解错了,因为类似于我们所处的这个砰的一声就诞生了的宇宙时时刻刻都在出现,因此他们试图找到时间的开始或终止是毫无意义的。
这一争论的实质是个重大问题。所有证据都表明我们的宇宙有一个开始,而且这种开始包括空间和时间两个方面。我们的宇宙150亿年来一直在膨胀。那么,早于我们的宇宙诞生时刻“之前”的宇宙存在吗?宇宙膨胀会终止吗?
天文学家们一再提出的假设认为,我们的宇宙密度还不足以使其自身的扩张停下来。再过数十亿年,所有星系都将会衰颊,但是尚有余烬的星系残骸还将永恒飘荡,彼此间的距离将越来越远。霍金在其最新写成的论文中检验了爱因斯坦的某些思想,并利用纯理论得出同样的结论:我们宇宙的未来是由其诞生时的条件决定的。
天文学家马丁 · 里斯教授说:“他们声称以某种比其他关于这些问题的设想更自然的方式 建立了低密度宇宙理论的模型。这是一个变异理论,利用了霍金早些时候提出的某些思想。”他 还说,“林德认为霍金和图罗克的理论模型没有给出正确的宇宙密度,他们的理论已受到天文学 泰斗林德的抨击"。
这两种论点都以“宇宙膨胀的瞬间”为论据。在宇宙膨胀的瞬间,宇宙砰的一声从无到有诞 生了,并以比光速快得多的速度自我膨胀,这种膨胀是一种反引力。但是这种论点认为,由于引 力是负能量,所以这种反引力肯定代表正能量。爱因斯坦的理论认为,物质只不过是冻结的能 量,因此,所有恒星及星系在这种膨胀瞬间都因为其固有的能量而出现坍缩。
宇宙膨胀问题已经让天文学家们着迷了17年之久。它会形成一个在扩张和崩溃之间实现 临界平衡的宇宙吗?或者会形成一个具有“负曲线”和无限未来的宇宙吗?马丁 · 里斯教授说: “这正是霍金和图罗克以及林德试图弄明白的问题。他们都在想方设法得出不同的膨胀结果,使我们能够推导出最终统一的、但拥有‘负曲线’的宇宙。霍金和图罗克论文中的新东西将证明、你也能够更自然地做到这一点。"
霍金提出的新论点,意味着哲学家现在不得不考虑时间有始无终的问题。这可能是更令人头痛的问题。
马丁 ·里斯教授说:“林德对他所称的永恒膨胀笃信不疑。 一旦某个宇宙运转起来,它就会持续膨胀,并不断发生新的大爆炸。林德提出的反对意见之一是,他认为霍金所说的根本就不存在。如果发生一次大爆炸,那么就会引发无数次大爆炸。如果是这种情况的话,霍金所关心的初始条件就会消失在比我们所能料想到的更深的宇宙史迷雾中。”
(摘编自蒂姆 ·雷德福《宇宙诞生之争》)
材料二:
现代大爆炸理论目前是解释宇宙起源的主流理论,它预测我们身处的这个宇宙来自暴胀,即在宇宙大爆炸发生后的极短时间内,宇宙以指数形式膨胀。宇宙学家普遍认为,一旦暴胀开始,在宇宙中的某些区域内,它就永远不会停止。在这些区域内,量子效应会使暴胀永远进行下去。所以从整个宇宙来看,暴胀的过程是没有终点的。在这个被称作“永恒暴胀”的理论中,我们可观测的宇宙只是一个宜居的“口袋宇宙”,是一个暴胀已经停止而恒星和星系得以形成、生命得以出现的局部区域而已。
在2017年秋天接受采访时,霍金表示:“永恒暴胀理论通常预测我们的宇宙像是一个无限的分形,其中布满被暴胀海洋分隔开的不同的口袋宇宙。 一个口袋宇宙中的物理和化学定律可能和另一个口袋宇宙中的定律完全不同,这样就共同组成了一个多重宇宙。”在采访中,霍金表示他不是多重宇宙理论的支持者,“因为如果多重宇宙中不同的宇宙太大甚至是无限大的话,这个理论不可能被检验"。
(摘编自鞠强《最后的论文:霍金没有留下确定的答案》)
材料三:
预言宇宙的未来当然是非常困难的。我曾经起过一个念头,要写一本题为《昨天之明天:未来历史》的书。它会是一部对未来预言的历史,几乎这些预言都是大错特错的;但是尽管有这些失败,科学家仍然认为他们能预言未来。
科学家相信宇宙受定义很好的定律制约,这些定律在原则上允许人们预言未来。但是定律给出的运动通常是混沌的,这意味着初始状态的微小变化会导致后续行为的快速增大的改变。这样,人们实际上经常只能对未来相当短的时间做出准确的预言。然而,宇宙大尺度的行为似乎是简单的,而不是混沌的。所以,人们可以预言,宇宙是将永远膨胀下去呢,还是最终将会坍缩?这要按照宇宙的现有密度而定。事实上,现有密度似乎非常接近于把坍缩和无限膨胀区分开来的临界密度。如果暴胀理论是正确的,则宇宙实际上是处在刀锋上。所以我正是继承那些巫师或预言者的良好传统,两方下赌注,以确保万无一失。
(摘编自霍金《宇宙的未来》)