（1）這篇講演的主題是宇宙的未來(lái)，或者不如說(shuō)，科學(xué)家認(rèn)為將來(lái)是什么樣子的。預(yù)言將來(lái)當(dāng)然是非常困難的。我曾經(jīng)起過(guò)一個(gè)念頭，要寫一本題為《昨天之明天：未來(lái)歷史》的書。它會(huì)是一部對(duì)未來(lái)預(yù)言的歷史，幾乎所有這些預(yù)言都是大錯(cuò)特錯(cuò)的。但是盡管有這些失敗，科學(xué)家仍然認(rèn)為他們能預(yù)言未來(lái)。[講演開頭，作者點(diǎn)明主題是預(yù)言宇宙的未來(lái)。作者引用歷史上的“未來(lái)預(yù)言”都是“大錯(cuò)特錯(cuò)”的教訓(xùn)，驗(yàn)證預(yù)言未來(lái)將是非常困難，預(yù)言宇宙的未來(lái)尤其困難。但科學(xué)家對(duì)此仍然有信心。這一段是全文的總綱，預(yù)言宇宙的未來(lái)困難在哪里呢？科學(xué)家為什么又對(duì)此滿懷信心呢？這篇演講，就是緊緊圍繞這兩個(gè)問(wèn)題展開議論。]
（2）在非常早的時(shí)代，預(yù)言未來(lái)是先知或者女巫的職責(zé)。這些通常是被毒藥或火山隙溢出的氣體弄得精神恍惚的女人。周圍的牧師把她們的咒語(yǔ)翻譯出來(lái)，而真正的技巧在于解釋。古希臘的德勒菲的著名巫師以模棱兩可而臭名昭著。當(dāng)這些斯巴達(dá)人問(wèn)道，在波斯人攻擊希臘時(shí)會(huì)發(fā)生什么時(shí)，這巫師回答道：要么斯巴達(dá)①會(huì)被消滅，要么其國(guó)王會(huì)被殺害。（①斯巴達(dá)：古希臘城堡中除雅典之外的最大城堡，位于希臘半島南部的拉哥尼亞平原。）我想這些牧師盤算，如果這些最終都沒(méi)有發(fā)生，則斯巴達(dá)就會(huì)對(duì)阿波羅太陽(yáng)神①如此之感恩戴德，以至忽視其巫師作錯(cuò)預(yù)言的這個(gè)事實(shí)。（①阿波羅太陽(yáng)神：阿波羅是希臘奧林珀斯十二主神之一，是宙斯與黑暗女神勒托的兒子。阿波羅是光明之神，也稱真理之神。）事實(shí)上，國(guó)王在捍衛(wèi)特莫皮拉隘道①的一次拯救斯巴達(dá)并最終擊敗波斯人的行動(dòng)中喪生了。(①特莫皮拉隘道：一般譯作“溫泉關(guān)”。公元前480年，波斯國(guó)王薛西斯一世率領(lǐng)大軍50多萬(wàn)、戰(zhàn)艦千艘，越過(guò)達(dá)達(dá)尼爾海峽，水陸兩路進(jìn)犯希臘。斯巴達(dá)國(guó)王列奧尼達(dá)斯率領(lǐng)300名斯巴達(dá)士兵在溫泉關(guān)頑強(qiáng)抵抗波斯軍，雖然全部戰(zhàn)死，但成功阻慢波斯大軍前進(jìn)，結(jié)果最后希臘戰(zhàn)勝了波斯。)
（3）另一次事件，利迪亞①的國(guó)王克羅修斯②，這位世界上最富裕的人有一次問(wèn)道：如果他侵略波斯的話會(huì)發(fā)生什么。（①利迪亞：一般譯作“呂底亞”，小亞細(xì)亞西部的奴隸制國(guó)家，在今土耳其境內(nèi)。②克羅修斯：一般譯作“克羅伊斯”，呂底亞的末代國(guó)王，約公元前560年—前546年在位。公元前546年，波斯國(guó)王居魯士攻破其首都薩狄斯，被俘。據(jù)說(shuō)他是古代的巨富之一，他的名字已成為“富豪”的同義語(yǔ)。）其回答是：一個(gè)偉大的王國(guó)將會(huì)崩潰�？肆_修斯以為這是指波斯帝國(guó)，殊不知正是他自己的王國(guó)要陷落，而他自己的下場(chǎng)是活活地在柴堆上受火刑。[引述兩個(gè)古代巫師預(yù)言的故事。作者先指出巫師預(yù)言的特點(diǎn)，這些巫師“通常是……精神恍惚的女人”，是“牧師把她們的咒語(yǔ)翻譯出來(lái)”，這些所謂的預(yù)言都是一些“模棱兩可”的語(yǔ)言，可以這樣解釋，也可以那樣解釋，因此，“真正的技巧在于解釋”。接著舉出兩個(gè)具體的事例進(jìn)行證明。作者提到的兩個(gè)預(yù)言都運(yùn)用了詭辯的方法：第一個(gè)預(yù)言等于沒(méi)說(shuō)，因?yàn)椴ㄋ沟能婈?duì)比斯巴達(dá)強(qiáng)大得多，斯巴達(dá)滅亡、國(guó)王被殺在情理之中，而如果沒(méi)有滅亡，可以解釋成是神靈庇護(hù)；第二個(gè)預(yù)言中的“王國(guó)”是個(gè)模糊概念，可以解釋是“波斯帝國(guó)”，也可以解釋是“利迪亞王國(guó)”。作者敘述這些故事的旨意有兩點(diǎn)，一是說(shuō)明預(yù)言未來(lái)是人類自古以來(lái)就有的一種追求，二是把巫師的無(wú)稽之談與科學(xué)家的預(yù)言嚴(yán)格區(qū)別開來(lái)，為下面自己對(duì)宇宙未來(lái)的分析張本。]
（4）近代的末日預(yù)言者為了避免尷尬①，不為世界的末日設(shè)定日期。（①尷尬：?ān?à，處于進(jìn)退兩難的境地。）這些日期使股票市場(chǎng)下瀉。雖然它使我百思不解，為何世界的終結(jié)會(huì)使人愿意用股票來(lái)?yè)Q錢，假定你在世界末日什么也帶不走的話。
（5）迄今為止，所有為世界末日設(shè)定的日期都無(wú)聲無(wú)息地過(guò)去了。但是這些預(yù)言家經(jīng)常為他們顯然的失敗找借口解釋。例如，第七日回歸的創(chuàng)建者威廉·米勒①預(yù)言，耶穌的第二次到來(lái)會(huì)在1843年3月21日至1844年3月21日間發(fā)生。（①威廉·米勒：1782—1849年，美國(guó)紐約州農(nóng)民，近代基督復(fù)臨運(yùn)動(dòng)的創(chuàng)始人。從1831年起開始傳道，根據(jù)《但以理書》的某些章節(jié)推算出基督將于1843年或1844年3月21日第二次降臨，贏得了成千上萬(wàn)的追隨者。預(yù)言雖然失敗，但該派仍堅(jiān)持教義，并于1863年成立了基督復(fù)臨安息日會(huì)。）在沒(méi)有發(fā)生這件事后，這個(gè)日期就修正為1844年10月22日。當(dāng)這個(gè)日期通過(guò)又沒(méi)有發(fā)生什么事后，又提出了一種新的解釋。據(jù)說(shuō)，1844年是第二次回歸的開始，但是首先要數(shù)出獲救者名單。只有數(shù)完了名單，審判日才降臨到那些不列在名單上的人。幸運(yùn)的是，數(shù)人名看來(lái)要花很長(zhǎng)的時(shí)間。[引述近代世界末日預(yù)言家和宗教預(yù)言家失敗的事例。世界末日預(yù)言家“為了避免尷尬，不為世界末日設(shè)定日期”，宗教預(yù)言家對(duì)耶穌第二次回歸的日期不斷作出新的解釋，以此為“顯然的失敗找借口”。賞讀這段文字要體會(huì)作者語(yǔ)言幽默風(fēng)趣，比如一方面人們預(yù)言世界末日即將來(lái)臨，死神就在眼前，一方面人們又利用這個(gè)預(yù)言拼命賺錢，兩相對(duì)比，辛辣地嘲笑了世界末日預(yù)言只不過(guò)是騙人的謊言。又如對(duì)宗教預(yù)言家一再修改耶穌第二次回歸的時(shí)間，作者嘲笑說(shuō)：“幸運(yùn)的是，數(shù)人名看來(lái)要花很長(zhǎng)的時(shí)間�！比嗣麛�(shù)不完，回歸也便遙遙無(wú)期，這樣的預(yù)言就等于沒(méi)有預(yù)言，只不過(guò)是玩弄一種騙術(shù)罷了。作者運(yùn)用這樣的諷刺，目的是以此與科學(xué)家的預(yù)言相區(qū)別，繼續(xù)為下面自己對(duì)宇宙未來(lái)的分析張本。]
（6）當(dāng)然，科學(xué)預(yù)言也許并不比那些巫師或預(yù)言家的更可靠些。人們只要想到天氣預(yù)報(bào)就可以了。但是在某些情形下，我們認(rèn)為可以做可靠的預(yù)言。宇宙在非常大的尺度下的未來(lái)，便是其中一個(gè)例子。[這一段又回到演講的開頭，申述自己對(duì)科學(xué)預(yù)言的看法。作者先用天氣預(yù)報(bào)作例子說(shuō)明科學(xué)預(yù)言也許如同巫師和預(yù)言家的預(yù)言一樣不可靠，接著又以“宇宙在非常大的尺度下的未來(lái)”為例子說(shuō)明科學(xué)預(yù)言之可靠。那末，科學(xué)預(yù)言為什么又可靠又不可靠呢？“宇宙在非常大的尺度下的未來(lái)”是什么意思？為什么對(duì)它的預(yù)言卻是可靠的呢？我們可以帶著這些問(wèn)題研讀下文。]
（7）我們?cè)谶^(guò)去的三百年間發(fā)現(xiàn)了制約在所有正常情形下物體的科學(xué)定律。[例如牛頓的萬(wàn)有引力定律。]我們?nèi)匀徊恢乐萍s在極端條件下物體的精確的定律。[即下文提到的“高能定律”。]那些定律在理解宇宙如何啟始方面很重要，但是它不影響宇宙的未來(lái)演化，除非直到宇宙坍縮①成一種高密度的狀態(tài)②。（①坍縮：天體體積縮小，密度加大。這里指整個(gè)宇宙的坍縮。坍，tān。②高密度的狀態(tài)：即下文提到的“奇性”。）事實(shí)上，我們必須花費(fèi)大量金錢建造巨大粒子加速器去檢驗(yàn)這些高能定律，便是這些定律對(duì)現(xiàn)在宇宙的影響是多么微不足道的一個(gè)標(biāo)志。[從這段文字開始，作者連續(xù)用五個(gè)段落說(shuō)明預(yù)言宇宙未來(lái)的困難。這段文字說(shuō)明了第一個(gè)困難：一、我們對(duì)物理定律的了解非常有限，雖然“發(fā)現(xiàn)了制約在所有正常情形下物體的科學(xué)定律”，但是“仍然不知道制約在極端條件下物體的精確的定律”，更不了解那些“制約宇宙的有關(guān)定律”；二、“制約在極端條件下物體的精確的定律”只能幫助我們了解宇宙是如何啟動(dòng)，如何發(fā)生的，也就是說(shuō)只能幫助我們了解宇宙的過(guò)去，而無(wú)助于我們了解宇宙的未來(lái)。]
（8）即便我們知道了制約宇宙的有關(guān)定律①，我們?nèi)匀徊荒芾盟鼈內(nèi)ヮA(yù)言遙遠(yuǎn)的未來(lái)。(①制約宇宙的有關(guān)定律：從上下文看，作者在這里，既不是指“制約在所有正常情形下物體的科學(xué)定律”，也不是指“制約在極端條件下物體的精確的定律”，當(dāng)是指能夠制約宇宙未來(lái)的定律。)這是因?yàn)槲锢矸匠痰慕鈺?huì)呈現(xiàn)出一種稱作混沌的性質(zhì)。這表明方程可能是不穩(wěn)定的：在某一時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)作非常微小的改變，系統(tǒng)的未來(lái)行為很快會(huì)變得完全不同。[作者退一步指出，即便知道了那些“制約宇宙的有關(guān)定律”，也仍然不能預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來(lái)。這是為什么呢？于是引出第二個(gè)困難：物理方程的解是混沌的、不穩(wěn)定的：在某一時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)作非常微小的改變，系統(tǒng)的未來(lái)行為很快會(huì)變得完全不同。]例如，如果你稍微改變一下你旋轉(zhuǎn)輪賭盤的方式，就會(huì)改變出來(lái)的數(shù)字，你在實(shí)際上不可能預(yù)言出來(lái)的數(shù)字，否則的話，物理學(xué)家就會(huì)在賭場(chǎng)發(fā)財(cái)。
（9）在不穩(wěn)定或混沌的系統(tǒng)中，一般地存在一個(gè)時(shí)間尺度，初始狀態(tài)下的小改變?cè)谶@個(gè)時(shí)間尺度將增長(zhǎng)到兩倍。在地球大氣的情形下，這個(gè)時(shí)間尺度是5天的數(shù)量級(jí)，大約為空氣繞地球吹一圈的時(shí)間。人們可以在5天之內(nèi)作相當(dāng)準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)，但是要做更長(zhǎng)遠(yuǎn)得多的天氣預(yù)報(bào)，就既需要大氣現(xiàn)狀的準(zhǔn)確知識(shí)，又需要一種不可逾越的復(fù)雜計(jì)算。我們除了給出季度平均值以外，沒(méi)有辦法對(duì)6個(gè)月以后作具體的天氣預(yù)報(bào)。
（10）我們還知道制約化學(xué)和生物的基本定律，這樣在原則上，我們應(yīng)能確定大腦如何工作。但是制約大腦的方程幾乎肯定具有混沌行為，初始態(tài)的非常小的改變會(huì)導(dǎo)致非常不同的結(jié)果。這樣，盡管我們知道制約人類行為的方程，但在實(shí)際上我們不能預(yù)言它。科學(xué)不能預(yù)言人類社會(huì)的未來(lái)或者甚至它有沒(méi)有未來(lái)。其危險(xiǎn)在于，我們毀壞或消滅環(huán)境的能力的增長(zhǎng)比利用這種能力的智慧的增長(zhǎng)快得大多了。[以上三段文字作者舉了三個(gè)例子證明對(duì)一個(gè)混沌的系統(tǒng)不可能預(yù)言遙遠(yuǎn)的未來(lái)：第一，用生活中常見的賭盤為例，證明“在某一時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)作非常微小的改變，系統(tǒng)的未來(lái)行為很快會(huì)變得完全不同”；第二，用天氣預(yù)報(bào)為例，證明對(duì)“不穩(wěn)定或混沌的系統(tǒng)”只能進(jìn)行短期的準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，不能進(jìn)行長(zhǎng)期的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)；第三，用我們雖然知道制約人類行為的方程，但由于這個(gè)方程“幾乎肯定具有混沌行為”，因此，在實(shí)際上卻不能預(yù)言人類社會(huì)的未來(lái)。以上作者連用三個(gè)自然段詳細(xì)闡釋了混沌學(xué)的基本原理，但是這與預(yù)言宇宙的未來(lái)有什么關(guān)系呢？讓我們閱讀下文。]
（11）宇宙的其他地方對(duì)于地球上發(fā)生的任何事物根本不在乎。繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的行星的運(yùn)動(dòng)似乎最終會(huì)變成混沌，盡管其時(shí)間尺度很長(zhǎng)。這表明隨著時(shí)間流逝，任何預(yù)言的誤差將越來(lái)越大。在一段時(shí)間之后，就不可能預(yù)言運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)。我們能相當(dāng)?shù)乜隙�，地球在相�?dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)和金星相撞。但是我們不能肯定，在軌道上的微小擾動(dòng)會(huì)不會(huì)積累起來(lái)，引起在十幾億年后發(fā)生這種碰撞。太陽(yáng)和其他恒星繞著銀河系的運(yùn)動(dòng)，以及銀河系繞著其局部星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)也是混沌的。[作者在上文證明了對(duì)一個(gè)混沌的系統(tǒng)不能預(yù)言其遙遠(yuǎn)的未來(lái)，這一段則說(shuō)明太陽(yáng)系，銀河系以及星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)都是混沌的，因此，只能對(duì)其進(jìn)行某個(gè)時(shí)段（盡管其時(shí)間尺度很長(zhǎng)）的預(yù)報(bào)，“在一段時(shí)間之后，就不可能預(yù)言運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)”。讀到這里，我們會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大大的疑問(wèn)：既然宇宙的運(yùn)動(dòng)是混沌的，而混沌的系統(tǒng)是不能預(yù)言的，為什么作者還要說(shuō)滿懷信心預(yù)言宇宙的未來(lái)？]我們觀測(cè)到，其他星系正離開我們運(yùn)動(dòng)而去，而且它們離開我們?cè)竭h(yuǎn)，就離開得越快。這意味著我們周圍的宇宙正在膨脹：不同星系間的距離隨時(shí)間而增加①。（①我們觀察到……：這幾個(gè)句子，作者用通俗的語(yǔ)言闡述了根據(jù)光譜紅移現(xiàn)象推斷出來(lái)的宇宙膨脹的理論。美國(guó)天文學(xué)家斯萊弗通過(guò)對(duì)恒星光譜的研究，于1912年發(fā)現(xiàn)它們的光譜線普遍存在著向紅端移動(dòng)的現(xiàn)象，進(jìn)一步觀察又發(fā)現(xiàn)，除個(gè)別例外，幾乎所有的河外星系的光譜都有紅移現(xiàn)象。按照多普勒效應(yīng)解釋，這就意味著這些星系都在遠(yuǎn)離地球而去。1929年，哈勃考察了斯萊弗的工作，提出了著名的哈勃定律：星系的紅移量與它們離地球的距離成正比。哈勃定律證明了宇宙正在整體退移或者說(shuō)整體膨脹。）[預(yù)言宇宙未來(lái)雖然困難，但不是說(shuō)就不能預(yù)言。從這里開始，作者轉(zhuǎn)入論述宇宙的未來(lái)。為什么可以預(yù)言？根據(jù)什么樣的科學(xué)原理預(yù)言？讓我們研讀下文。]
（12）我們觀察到的從外空間來(lái)的微波輻射背景①給出這種膨脹是平滑而非混沌的證據(jù)。（①微波輻射背景：一般稱作“宇宙微波背景輻射”，即來(lái)自宇宙空間背景上的各個(gè)方向同性的微波輻射，是宇宙之初“大爆炸”的余熱，溫度比開氏絕對(duì)零度高2.7度，即-2700C，習(xí)慣上稱為3K輻射。1965年美國(guó)科學(xué)家彭齊亞斯和威爾遜因共同發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射而獲1978年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。）[這是本段的中心句。上文說(shuō)明了宇宙正在膨脹，人們自然會(huì)問(wèn)：宇宙是怎樣膨脹的呢？作者回答：宇宙微波背景輻射證明了宇宙膨脹是“平滑而非混沌”的。那么，宇宙空間有沒(méi)有微波輻射？研究宇宙微波輻射有什么意義？宇宙微波背景輻射何以能證明宇宙膨脹是非混沌的？為什么要證明宇宙膨脹是非混沌的？讓我們帶著這些問(wèn)題探討下面的文字。]你只要把你的電視調(diào)到一個(gè)空的頻道就能實(shí)際觀測(cè)到這個(gè)輻射。你在屏幕上看到的斑點(diǎn)的小部分是由太陽(yáng)系外的微波引起的。[用一個(gè)人人都可以觀察到的現(xiàn)象，確證宇宙微波背景輻射的真實(shí)存在。]這就是從微波爐得到的同類的輻射，但是要更微弱得多，它只能把食物加熱到絕對(duì)溫度①的2.7度，所以不能用來(lái)溫?zé)崮愕耐赓u比薩②。（①絕對(duì)溫度：即開氏溫度，1848年由英國(guó)物理學(xué)有開爾文提出，1960年第十一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)泰山定熱力學(xué)溫度以開爾文為單位。開氏的零度稱為“絕對(duì)零度”，等于-273.150C。②比薩：一種意大利式餡餅。）人們認(rèn)為這種輻射是熱的早期宇宙的殘余。[這里用比較的方法生動(dòng)形象地說(shuō)明宇宙微波背景輻射的第一個(gè)特征：具有黑體輻射譜，它是熱的早期宇宙的殘余�？茖W(xué)家認(rèn)為，背景輻射是溫度近于2.7K的黑體輻射，習(xí)慣稱為3K背景輻射。黑體譜現(xiàn)象表明，微波背景輻射是極大的時(shí)空范圍內(nèi)的事件。因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)輻射與物質(zhì)之間的相互作用，才能形成黑體譜。由于現(xiàn)今宇宙空間的物質(zhì)密度極低，輻射與物質(zhì)的互相作用極小，所以，我們今天觀察到的黑體譜必定起源于很久以前。微波背景輻射應(yīng)具有比遙遠(yuǎn)星系和射電源所能提供的更為古老的信息。因此，可以利用它研究宇宙的初始。從這個(gè)特征來(lái)看，微波背景輻射也只有肋于研究宇宙的過(guò)去，無(wú)助于預(yù)言宇宙的未來(lái)。]但是它最使人印象深刻的是，從任何方向來(lái)的輻射量幾乎完全相同。宇宙背景探索者衛(wèi)星已經(jīng)非常精確地測(cè)量了這種輻射。從這些觀測(cè)繪出的天空?qǐng)D可以顯示輻射的不同溫度。在不同方向上這些溫度不同，但是差別非常微小，只有十萬(wàn)分之一。因?yàn)橛钪娌皇峭耆饣模嬖谥T如恒星、星系和星系團(tuán)的局部無(wú)規(guī)性，所以從不同方向來(lái)的微波必須有些不同。但是，要和我們觀測(cè)到的局部無(wú)規(guī)性相協(xié)調(diào)，微波背景的變化不可能再小了。微波背景在所有方向上能夠相等到100000分之99999（十萬(wàn)分之九萬(wàn)九千九百九十九）。[這是說(shuō)明微波背景輻射的第二個(gè)特征：各向同性。作者援引“非常精確地測(cè)量”出來(lái)的輻射溫度的數(shù)據(jù)詳盡地證明宇宙微波背景輻射“從任何方向來(lái)的輻射量幾乎完全相同”。作者說(shuō)微波背景輻射的這一特征“最使人印象深刻”。黑體輻射的特征證明宇宙起始之初是一個(gè)“熱的宇宙”；那么，各向同性的特征又說(shuō)明了什么呢？這一特征對(duì)于預(yù)言宇宙的未來(lái)為什么“最使人印象深刻”呢？請(qǐng)繼續(xù)研讀作者的論述。]
（13）上古時(shí)代，人們以為地球是宇宙的中心。在任何方向上背景都一樣的事實(shí)，對(duì)于他們而言毫不足怪。[地球中心說(shuō)認(rèn)為，宇宙是一個(gè)圓，因此“在任何方向上背景都一樣”便很容易理解。這是說(shuō)，如果按照地球中心說(shuō)，微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)沒(méi)有什么意義，因?yàn)槔硭?dāng)然會(huì)是這樣。]然而，從哥白尼①時(shí)代開始，我們就被降級(jí)為繞著一顆非常平凡的恒星公轉(zhuǎn)的一顆行星，而該恒星又是繞著我們看得見的不過(guò)是一千億個(gè)星系中的一個(gè)典型星系的外邊緣公轉(zhuǎn)。(①哥白尼：1473—1543年，波蘭天文學(xué)家，太陽(yáng)中心說(shuō)的創(chuàng)立者，近代天文學(xué)的奠基人。)我們現(xiàn)在是如此之謙和，我們不能聲稱任何在宇宙中的特殊地位。所以我們必須假定，在圍繞任何其他星系的任何方向的背景也是相同的。[從哥白尼開始的現(xiàn)代宇宙學(xué)說(shuō)告訴我們，地球不處在宇宙的中心，沒(méi)有“任何在宇宙中的特殊地位”，所以微波背景輻射的發(fā)現(xiàn)就具有不平常的意義，它可以由個(gè)別推及一般，從在地球上測(cè)出的微波背景輻射各向同性的特征可以推出，在圍繞任何其他星系的任何方向的背景也是相同的。所以，微波背景輻射各向同性的特征是一個(gè)普遍現(xiàn)象，在宇宙中的任何一點(diǎn)都是如此。那么各向同性這一事實(shí)說(shuō)明了什么呢？請(qǐng)讀下文。]這只有在如果宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同時(shí)才有可能。平均密度或膨脹率的大區(qū)域的任何變化都會(huì)使微波背景在不同方向上不同。[作者認(rèn)為，微波背景輻射各向同性的事實(shí)說(shuō)明“宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同”。如果膨脹率和密度不同，背景就不會(huì)相同。]這表明，宇宙的行為在非常大尺度下是簡(jiǎn)單的，而不是混沌的。因此我們可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來(lái)。[這是作者在上述分析的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論，這個(gè)結(jié)論證明了我們可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來(lái)�，F(xiàn)在我們把文章從第8段開始到此處的文字歸結(jié)一下，回過(guò)頭去看看作者說(shuō)理的思路。作者先證明對(duì)“不穩(wěn)定或混沌的系統(tǒng)”只能進(jìn)行短期的準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，不能進(jìn)行長(zhǎng)期的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，而太陽(yáng)系、銀河系以至星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)都是混沌的，因此預(yù)言宇宙的未來(lái)非常困難。然后根據(jù)宇宙微波背景輻射各向同性的事實(shí)推出“宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同”，由此知道“宇宙的行為在非常大尺度下是簡(jiǎn)單的，而不是混沌的”，因此，可以預(yù)言宇宙的未來(lái)。那么，用什么方法預(yù)言宇宙的未來(lái)？宇宙的未來(lái)又是怎樣的呢？這是我們需要繼續(xù)弄明白的問(wèn)題。]
（14）因?yàn)橛钪娴呐蛎浭侨绱酥鶆�，所以人們可按照一個(gè)單獨(dú)的數(shù)，即兩個(gè)星系間的距離來(lái)描述它。[宇宙以多大的速度均勻地膨脹呢？作者說(shuō)，按照“兩個(gè)星系間的距離”可以求出宇宙的膨脹率。]現(xiàn)在這個(gè)距離在增大，但是人們預(yù)料不同星系之間的引力吸引正在降低這個(gè)膨脹率。如果宇宙的密度大于某個(gè)臨界值，引力吸引將最終使膨脹停止并使宇宙開始重新收縮。宇宙就會(huì)坍縮到一個(gè)大擠壓，這和啟始宇宙的大爆炸相當(dāng)相似。[這是作者預(yù)言宇宙的第一種前途：“坍縮到一個(gè)大擠壓”，回復(fù)到“啟始宇宙的大爆炸”時(shí)的狀態(tài)。宇宙正在膨脹，為什么會(huì)坍縮呢？作者說(shuō)，如果宇宙的密度大于某個(gè)臨界值，引力就會(huì)等于以至大于膨脹的張力，宇宙于是停止膨脹以至收縮。]大擠壓是被稱作奇性①的一個(gè)東西，是具有無(wú)限密度的狀態(tài)，物理定律在這種狀態(tài)下失效。（①奇性：也稱“奇點(diǎn)”，指空間—時(shí)間曲率變得無(wú)窮大而形成的點(diǎn)。大爆炸宇宙學(xué)認(rèn)為，宇宙起源于大爆炸，在大爆炸之前，宇宙是一個(gè)沒(méi)有體積的“奇點(diǎn)”，時(shí)間和空間都不存在。奇，jī。）這就表明即便在大擠壓之后存在事件，它們要發(fā)生什么也是不能預(yù)言的。但是若在事件之間不存在因果的連接，就沒(méi)有合理的方法說(shuō)一個(gè)事件發(fā)生于另一個(gè)事件之后。[作者說(shuō)明什么是大擠壓，指出大擠壓之后會(huì)發(fā)生什么是不能預(yù)言的。為什么不能預(yù)言？因?yàn)橛钪媾c大擠壓之后的事件沒(méi)有任何因果聯(lián)系。]也許人們可以說(shuō)，我們的宇宙在大擠壓處終結(jié)，而任何發(fā)生在“之后”的事件都是另一個(gè)相分離的宇宙的部分。[但是有人從因果聯(lián)系的角度對(duì)大擠壓之后進(jìn)行預(yù)言，認(rèn)為我們的宇宙在大擠壓處終結(jié)后會(huì)成為另一個(gè)新的宇宙的一部分。]這有一點(diǎn)像是再投胎。如果有人聲稱一個(gè)新生的嬰兒是和某一死者等同，如果該嬰兒沒(méi)從他的以前的生命遺傳到任何特征或記憶，這種聲稱有什么意義呢？人們可以同樣地講，它是完全不同的個(gè)體。[作者認(rèn)為，宇宙在大擠壓處終結(jié)，終結(jié)就是死亡，再討論“之后”怎么樣，已毫無(wú)意義，因此，用所謂再投胎的說(shuō)法作比喻，對(duì)其進(jìn)行批駁。]
（15）如果宇宙的密度小于該臨界值。它將不會(huì)坍縮，而會(huì)繼續(xù)永遠(yuǎn)膨脹下去。其密度在一段時(shí)間后會(huì)變得如此之低，引力吸引對(duì)于減緩膨脹沒(méi)有任何顯著的效應(yīng)。星系們會(huì)繼續(xù)以恒常速度相互離開。[這是作者預(yù)言宇宙的第二種前途：不會(huì)坍縮，永遠(yuǎn)膨脹。前提是宇宙的密度小于某臨界值，引力小于張力。]
（16）這樣，對(duì)于宇宙的未來(lái)其關(guān)鍵問(wèn)題在于：平均密度是多少？如果它比臨界值小，宇宙就將永遠(yuǎn)膨脹。但是如果它比臨界值大，宇宙就會(huì)坍縮，而時(shí)間本身就會(huì)在大擠壓處終結(jié)。[在上述分析的基礎(chǔ)上，作者得出預(yù)言宇宙未來(lái)的方法。宇宙的未來(lái)取決于平均密度，取決于某臨界值。平均密度小于某臨界值，宇宙就膨脹；平均密度大于某臨界值，宇宙就會(huì)坍縮。因此，只要求出宇宙現(xiàn)在的平均密度和那個(gè)臨界值，就可以知道宇宙未來(lái)的命運(yùn)。]然而，我比其他的末日預(yù)言者更占便宜。即便宇宙將要坍縮，我可以滿懷信心地預(yù)言，它至少在一百億年內(nèi)不會(huì)停止膨脹。我預(yù)料那時(shí)自己不會(huì)留在世上被證明是錯(cuò)的。[作者在這里強(qiáng)調(diào)科學(xué)預(yù)言和世界末日預(yù)言的本質(zhì)區(qū)別�？茖W(xué)預(yù)言家和世界末日預(yù)言家都認(rèn)定世界將有一個(gè)末日，但是世界末日預(yù)言家認(rèn)定世界末日即將降臨，人類面臨滅頂之災(zāi)，科學(xué)預(yù)言家則認(rèn)定宇宙“至少在一百億年內(nèi)不會(huì)停止膨脹”，人類不必驚慌。在這段文字里，作者說(shuō)明了預(yù)言宇宙未來(lái)的科學(xué)方法，并且根據(jù)這個(gè)方法斷言，宇宙至少在一百億年之內(nèi)不會(huì)停止膨脹。讀到這里，我們自然會(huì)向作者詢問(wèn)：宇宙現(xiàn)在的平均密度是多少？有沒(méi)有達(dá)到這個(gè)臨界值？又有什么根據(jù)說(shuō)宇宙至少在一百億年之內(nèi)不會(huì)停止膨脹？讓我們研讀下文，看看作者對(duì)這些問(wèn)題是如何回答的。]
（17）我們可以從觀測(cè)來(lái)估計(jì)宇宙的平均密度。如果我們計(jì)算能看得見的恒星并把它們的質(zhì)量相加，我們得到的，不到臨界值的百分之一左右。即使我們加上在宇宙中觀測(cè)到的氣體云的質(zhì)量，它仍然只把總數(shù)加到臨界值的百分之一。[說(shuō)明宇宙中恒星和氣體云，也就是所謂的明物質(zhì)在宇宙中所占的密度，這個(gè)密度最多也只有臨界值的百分之一。]然而，我們知道，宇宙還應(yīng)該包含所謂的暗物質(zhì)，即是我們不能直接觀測(cè)到的東西。暗物質(zhì)的一個(gè)證據(jù)來(lái)自于螺旋星系。存在恒星和氣體的巨大的餅狀聚合體。我們觀測(cè)到它們圍繞著自己的中心旋轉(zhuǎn)。但是如果它們只包含我們觀測(cè)到的恒星和氣體，則旋轉(zhuǎn)速率就高到足以把它們甩開。必須存在某種看不見的物質(zhì)形式，其引力吸引足以把這些旋轉(zhuǎn)的星系牢牢抓住。
（18）暗物質(zhì)的另一個(gè)證據(jù)來(lái)自于星系團(tuán)。我們觀測(cè)到星系在整個(gè)空間中分布得不均勻，它們成團(tuán)地集中在一起，其范圍從幾個(gè)星系直至幾百個(gè)星系。假定這些星系互相吸引成一組從而形成這些星系團(tuán)。然而，我們可以測(cè)量這些星系團(tuán)中的個(gè)別星系的運(yùn)動(dòng)速度。我們發(fā)現(xiàn)其速度是如此之高，要不是引力吸引把星系抓到一起，這些星系團(tuán)就會(huì)飛散開去。所需要的質(zhì)量比所有星系總質(zhì)量都要大得多。這是在這種情形下估算的，即我們認(rèn)為星系已具有在它們旋轉(zhuǎn)時(shí)把自己抓在一起的所需的質(zhì)量。所以，在星系團(tuán)中我們觀測(cè)到的星系以外必須存在額外的暗物質(zhì)。[以上列舉兩個(gè)事例,一個(gè)來(lái)自螺旋星系，一個(gè)來(lái)自星系團(tuán)，作者根據(jù)星系動(dòng)力學(xué)的原理，間接證明宇宙中確有暗物質(zhì)的存在，而且推算出暗物質(zhì)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出明物質(zhì)。因此，計(jì)算宇宙的平均密度必須考慮暗物質(zhì)這個(gè)最重要的因素。那么，宇宙中的暗物質(zhì)又有多少呢？]
（19）人們可以對(duì)我們具有確定證據(jù)的那些星系和星系團(tuán)中的暗物質(zhì)的量作一個(gè)相當(dāng)可靠的估算。但是這個(gè)估算值仍然只達(dá)到要使宇宙重新坍縮的臨界質(zhì)量的百分之十左右。這樣，如果我們僅僅依據(jù)觀測(cè)證據(jù)，則可預(yù)言宇宙會(huì)繼續(xù)無(wú)限地膨脹下去。[作者在對(duì)宇宙中明物質(zhì)和星系與星系團(tuán)中暗物質(zhì)的量進(jìn)行了估算分析之后，預(yù)言宇宙將會(huì)繼續(xù)無(wú)限地膨脹下去。讀到這里，讀者也許會(huì)問(wèn)：星系與星系團(tuán)在浩瀚的宇宙中只是極小的一部分，好比大海中的幾個(gè)零星的島嶼，那么在茫茫的宇宙空間中這些無(wú)法證明的暗物質(zhì)還有多少呢？把它們加起來(lái)宇宙的平均密度又是多少呢？我們?nèi)绻麩o(wú)法求出宇宙的平均密度，還有其他方法證明宇宙永恒或者最終坍縮嗎？于是作者生發(fā)開去，引出下面的一番議論。]再過(guò)50億年左右，太陽(yáng)將耗盡它的核燃料。它會(huì)腫脹成一顆所謂的紅巨星①，直到它把地球和其他更鄰近的行星都吞沒(méi)。（①紅巨星：光譜呈橙色、紅色的巨星。它是在恒星演化過(guò)程中，由于內(nèi)部核燃料的耗盡，熱核反應(yīng)的速率減弱，打破了引力與輻射壓之間的平衡，恒星的外殼開始燃燒膨脹而形成的。）它最后會(huì)穩(wěn)定成一顆只有幾千英里尺度的白矮星①。（①白矮星：一類低光度、高溫度、高密度的簡(jiǎn)并態(tài)恒性，是恒星演化的一種歸宿。當(dāng)恒星經(jīng)過(guò)紅巨星階段損失大量質(zhì)量后，剩下的質(zhì)量若小于1.44個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，這顆恒星就演化成白矮星。）我正在預(yù)言世界的結(jié)局，但這還不是。這個(gè)預(yù)言還不至于使股票市場(chǎng)過(guò)于沮喪。前面還有一兩個(gè)更緊迫的問(wèn)題。無(wú)論如何，假定在太陽(yáng)爆炸的時(shí)刻，我們還沒(méi)有把自己毀滅的話，我們應(yīng)該已經(jīng)掌握了恒星際旅行的技術(shù)。[作者根據(jù)恒星演化的原理，首先預(yù)言太陽(yáng)將于50億年后毀滅，但是人類不一定毀滅，因?yàn)榈搅四莻�(gè)時(shí)候人類應(yīng)該已經(jīng)掌握了恒星際旅行的技術(shù)，早已搬遷到了其他的行星。]
（20）在大約100億年以后，宇宙中大多數(shù)恒星都已把燃料耗盡。大約具有太陽(yáng)質(zhì)量的恒星不是變成白矮星就是變成中子星①，中子星比白矮星更小更緊致。(①中子星：恒星在核能耗盡后，經(jīng)過(guò)引力坍縮，依靠簡(jiǎn)并中子的壓力與引力平衡形成的星體。)具有更大質(zhì)量的恒星會(huì)變成黑洞①。（①黑洞：一種特殊的天體，是時(shí)間—空間的一個(gè)區(qū)域。它的基本特征是有一個(gè)封閉的視界。由于引力過(guò)于強(qiáng)大，就連光也不能從中逃逸出來(lái)，所以黑洞是看不見的。）黑洞還更小，并且具有強(qiáng)到使光線都不能逃逸的引力場(chǎng)。然而，這些殘留物仍然繼續(xù)繞著銀河系中心每一億年轉(zhuǎn)一圈。這些殘余物的相撞會(huì)使一些被拋到星系外面去。余下的會(huì)漸漸地在中心附近更近的軌道上穩(wěn)定下來(lái)，并且最終會(huì)集中一起，在星系的中心形成一顆巨大的黑洞。不管星系或星系團(tuán)中的暗物質(zhì)是什么，可以預(yù)料它們也會(huì)落進(jìn)這些非常巨大的黑洞中去。[作者根據(jù)恒星演化的原理，繼續(xù)預(yù)言其他恒星的命運(yùn)。在大約100億年以后，宇宙中大多數(shù)恒星都會(huì)毀滅，變成中子星、白矮星或者黑洞。這些恒星的殘余物，有的在互相碰撞中被拋到星系外面去，有的最終聚集在星系中心形成一顆巨大的黑洞, 星系或星系團(tuán)中的暗物質(zhì)也都將落進(jìn)這個(gè)黑洞。]
（21）因此可以假定，星系或星系團(tuán)中的大部分物體最后在黑洞里終結(jié)。[作者說(shuō)可以假定，星系演變到黑洞就是最后的終結(jié)。但是假如宇宙中所有的星系都真的因此而走到了盡頭，宇宙還需要繼續(xù)膨脹嗎？黑洞真的再也沒(méi)有變化了嗎？于是作者在下文敘述自己最新的發(fā)現(xiàn)。]然而，我在若干年以前發(fā)現(xiàn)，黑洞并不像被描繪的那樣黑。量子力學(xué)的不確定性原理①講，粒子不可能同時(shí)具有定義很好的位置和定義很好的速度。（①量子力學(xué)的不確定性原理：即海森伯提出的測(cè)不準(zhǔn)原理。它的量子力學(xué)意義是不能在同一個(gè)態(tài)中同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量出粒子的位置和速度。海森伯，1901—1976年，德國(guó)物理學(xué)家。）粒子位置定義得越精確，則其速度就只能定義得越不精確，反之亦然。如果在一顆黑洞中有一顆粒子，它的位置在黑洞中被很好地定義，這意味著它的速度不能被精確地定義。所以粒子的速度就有可能超過(guò)光速，這就使得它能從黑洞逃逸出來(lái)，粒子和輻射就這么緩慢地從黑洞中泄漏出來(lái)。在一顆星系中心的巨大黑洞可有幾百萬(wàn)英里的尺度。這樣，在它之內(nèi)的粒子的位置就具有很大的不確定性。因此，粒子速度的不確定性就很小，這表明一顆粒子要花非常長(zhǎng)的時(shí)間才能逃離黑洞。但是它最終是要逃離的。[霍金曾經(jīng)根據(jù)引力學(xué)原理解釋說(shuō)，黑洞是“空間──時(shí)間的一個(gè)區(qū)域，因?yàn)槟莾旱囊κ侨绱酥畯?qiáng)，以至于任何東西，甚至光都不能從該處逃逸出來(lái)。”（《時(shí)間簡(jiǎn)史》一書所附《小辭典》）很明顯，現(xiàn)在，霍金發(fā)展了這個(gè)觀點(diǎn)。霍金根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理發(fā)現(xiàn)，黑洞中的粒子有可能超過(guò)光速，從黑洞中逃逸出來(lái)。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于宇宙來(lái)說(shuō)有什么意義呢？請(qǐng)看作者的說(shuō)明。]在一個(gè)星系中心的巨大黑洞可能花1090年的時(shí)間蒸發(fā)掉并完全消失，也就是“1”后面跟90個(gè)0。這比宇宙現(xiàn)在的年齡要長(zhǎng)得多，它是1010年，也就是“1”后面跟10個(gè)0。如果宇宙要永遠(yuǎn)膨脹下去的話，仍然有大量的時(shí)間可供黑洞蒸發(fā)。[既然粒子可以從黑洞中逃逸出來(lái)，那就意味著黑洞“不黑”，黑洞的物質(zhì)在不斷地緩慢減少，最終會(huì)被“蒸發(fā)”。作者計(jì)算出星系中心的巨大黑洞要花1090年的時(shí)間才能完全蒸發(fā)，因此宇宙必須永遠(yuǎn)膨脹下去，才能“有大量的時(shí)間可供黑洞蒸發(fā)”。這樣，作者就又從星系演化的角度證明了宇宙將會(huì)永遠(yuǎn)膨脹。]
（22）永遠(yuǎn)膨脹下去的宇宙的未來(lái)相當(dāng)乏味。但是一點(diǎn)也不能肯定宇宙是否會(huì)永遠(yuǎn)膨脹。我們只有大約為使宇宙坍縮的需要密度十分之一的確定證據(jù)。然而，可能還有其他種類的暗物質(zhì)，還未被我們探測(cè)到，它會(huì)使宇宙的平均密度達(dá)到或超過(guò)臨界值，這種附加的暗物質(zhì)必須位于星系或星系團(tuán)之外。否則的話，我們就應(yīng)覺(jué)察到了它對(duì)星系旋轉(zhuǎn)或星系團(tuán)中星系運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)。[宇宙真的會(huì)永遠(yuǎn)地膨脹下去嗎？于是，作者又回到宇宙平均密度的問(wèn)題上來(lái)，指出“一點(diǎn)也不能肯定宇宙是否會(huì)永遠(yuǎn)膨脹”。因?yàn)轭A(yù)言宇宙會(huì)無(wú)限地膨脹下去，是依據(jù)觀察證據(jù)，宇宙中的明物質(zhì)以及星系和星系團(tuán)中暗物質(zhì)只占臨界密度的十分之一，但是星系和星系團(tuán)之外有沒(méi)有暗物質(zhì)呢？這種附加的暗物質(zhì)有沒(méi)有使宇宙的平均密度達(dá)到或超過(guò)臨界值呢？作者把他的研究又向前推進(jìn)一步。]
（23）為什么我們應(yīng)該認(rèn)為，也許存在足夠的暗物質(zhì)，使宇宙最終坍縮呢？為什么我們不能只相信我們已有確定證據(jù)的物質(zhì)呢？[作者說(shuō)宇宙中不只是“已有確定證據(jù)的物質(zhì)”，也許還存在足夠的使宇宙最終坍縮的暗物質(zhì)。為什么要這樣認(rèn)定呢？下面陳述理由。]其理由在于，哪怕宇宙現(xiàn)在只具有十分之一的臨界密度，都需要不可思議地仔細(xì)選取初始的密度和膨脹率。如果在大爆炸后一秒鐘宇宙的密度大了一萬(wàn)億分之一，宇宙就會(huì)在十年后坍縮。另一方面，如果那時(shí)宇宙的密度小于同一個(gè)量，宇宙在大約十年后就變成基本上空無(wú)一物。[這是霍金宇宙學(xué)說(shuō)的核心觀點(diǎn)，即宇宙的命運(yùn)取決于宇宙誕生時(shí)的初始條件，最初萬(wàn)萬(wàn)萬(wàn)億分之一秒時(shí)間里發(fā)生的一切決定了宇宙的未來(lái)。如果這個(gè)初始密度偏大，宇宙很快就會(huì)坍縮，如果這個(gè)初始密度偏小，宇宙很快就會(huì)變得空無(wú)一物，既無(wú)星系與星系團(tuán)，也無(wú)所謂的暗物質(zhì)�？傊绻钪鏇](méi)有選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)某跏济芏�，就不�?huì)有我們現(xiàn)在的這個(gè)宇宙。這個(gè)觀點(diǎn)很重要，它說(shuō)明宇宙的平均密度是一個(gè)恒量，從宇宙的初始直至現(xiàn)在都沒(méi)有變化。既然宇宙的平均密度不是一個(gè)變量，因此可以根據(jù)它預(yù)言宇宙的未來(lái)。那么，我們現(xiàn)在的宇宙選取的初始密度是多少，宇宙為什會(huì)選取這樣的初始密度呢？]
（24）宇宙的初始密度為什么被這么仔細(xì)地選取呢？也許存在某種原因，使得宇宙必須剛好具有臨界密度。看來(lái)可能存在兩種解釋。[作者認(rèn)為宇宙仔細(xì)地選取的初始密度“剛好具有臨界密度”。為什么會(huì)是這個(gè)樣子呢？作者說(shuō)，有兩種不同的解釋。]一種是所謂的人擇原理，它可被重述如下：宇宙之所以是這種樣子，是因?yàn)榉駝t的話，我們就不會(huì)在這里觀測(cè)它。其思想是，可能存在許多具有不同密度的不同宇宙。只有那些非常接近臨界密度的能存活得足夠久并包含足夠形成恒星和行星的物質(zhì)。只有在那些宇宙中才有智慧生物去詰問(wèn)這樣的問(wèn)題：密度為什么這么接近于臨界密度？[這里概述了人擇原理的基本觀點(diǎn)。人擇原理是根據(jù)因果關(guān)系推斷，只有那些非常接近臨界密度的宇宙才能存活足夠久并包含足夠形成恒星和行星的物質(zhì)，才能出現(xiàn)有智慧的生命，反之，就不可能出現(xiàn)生命和人類。因此，我們現(xiàn)在生存的宇宙必定非常接近臨界密度。]如果這就是宇宙現(xiàn)在密度的解釋，則沒(méi)有理由去相信宇宙包含有比我們已探測(cè)到的更多物質(zhì)。十分之一的臨界密度對(duì)于星系和恒星的形成已經(jīng)足夠。[但是，根據(jù)觀察的證據(jù)，我們現(xiàn)在的宇宙中只有十分之一的臨界密度。這個(gè)密度也足可以形成星系和恒星，足可以產(chǎn)生有智慧的生命，因此，作者說(shuō)，根據(jù)人擇原理可以認(rèn)定，在我們的宇宙中，星系和星系團(tuán)之外沒(méi)有附加的暗物質(zhì)。]
（25）然而，許多人不喜歡人擇原理，因?yàn)樗坪跆兄赜谖覀冏陨淼拇嬖�。這樣就有人對(duì)為何密度應(yīng)這么接近于臨界值尋求另外可能的解釋。[這里指出人擇原理的缺陷。人擇原理雖然很吸引人，但是由于它是源于因果推理，是由果推因，從這個(gè)意義來(lái)說(shuō)，人擇原理與其說(shuō)是科學(xué)原理，還不如說(shuō)只是一種思辨而已。因此，有人尋求另外的解釋。]這種探索導(dǎo)致極早期宇宙的暴漲理論。其思想是宇宙的尺度曾經(jīng)不斷地加倍過(guò)，正如在遭受極端通貨膨脹的國(guó)家每隔幾個(gè)月價(jià)格就加倍一樣。然而，宇宙的暴漲更迅猛更極端得多：在一個(gè)微小的暴漲中尺度的至少一千億億億倍的增加，會(huì)使宇宙這么接近于準(zhǔn)確的臨界密度，以至于現(xiàn)在仍然非常接近于臨界密度。[這里概述了暴漲理論的基本觀點(diǎn)。暴漲宇宙論認(rèn)為，初始宇宙曾經(jīng)發(fā)生過(guò)膨脹速度高到無(wú)法想象的超急劇膨脹，使宇宙“接近于準(zhǔn)確的臨界密度，以至于現(xiàn)在仍然非常接近于臨界密度”。]這樣，如果暴漲理論是正確的，宇宙就應(yīng)包含足夠的暗物質(zhì)，使得密度達(dá)到臨界值。這意味著，宇宙最終可能會(huì)坍縮，但是這個(gè)時(shí)間不會(huì)比迄今已經(jīng)膨脹過(guò)的一百五十億年左右長(zhǎng)太多。[這是作者從暴漲理論推出的結(jié)論。根據(jù)暴漲理論，在星系和星系團(tuán)之外就應(yīng)該有足夠的附加的暗物質(zhì)，才使得密度達(dá)到臨界值，于是宇宙最終可能會(huì)坍縮。在前面作者說(shuō)：“我可以滿懷信心地預(yù)言，它至少在一百億年內(nèi)不會(huì)停止膨脹”，在這里又說(shuō)：坍縮的時(shí)間可能在150億年之后，文章前后呼應(yīng)。]
（26）現(xiàn)在小結(jié)如下：科學(xué)家相信宇宙受定義很好的定律制約，這些定律在原則上允許人們?nèi)ヮA(yù)言將來(lái)。但是定律給出的運(yùn)動(dòng)通常是混沌的。這意味著初始狀態(tài)的微小變化會(huì)導(dǎo)致后續(xù)行為的快速增大的改變。這樣，人們?cè)趯?shí)際上經(jīng)常只能對(duì)未來(lái)相當(dāng)短的時(shí)間作準(zhǔn)確的預(yù)言。[以上是對(duì)課文的第一部分，即第1—11自然段的小結(jié)。在這一部分里，作者說(shuō)明對(duì)宇宙的未來(lái)是可以預(yù)言的，但又是很困難的，主要是因?yàn)閷?duì)一個(gè)混沌的系統(tǒng)，只能對(duì)未來(lái)相當(dāng)短的時(shí)間作準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，不可能對(duì)其遙遠(yuǎn)的未來(lái)作準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。而宇宙中星系、星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是混沌的，因此要預(yù)報(bào)宇宙的未來(lái)就非常困難。]然而，宇宙大尺度的行為似乎是簡(jiǎn)單的，而不是混沌的。所以，人們可以預(yù)言，宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去呢，還是最終將會(huì)坍縮。這要按照宇宙的現(xiàn)有密度而定。[這是對(duì)課文的第二部分，即第12—16自然段的小結(jié)。在這一部分里，作者通過(guò)對(duì)光譜紅移現(xiàn)象，特別是宇宙微波背景輻射各向同性特征的分析，得出宇宙的平均密度以及膨脹率處處相同，因此斷定宇宙雖然“星系、星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)是混沌的”，但“大尺度的行為似乎是簡(jiǎn)單的，而不是混沌的”，因此，我們可以預(yù)言宇宙遙遠(yuǎn)的未來(lái)。而宇宙是繼續(xù)膨脹還是可能收縮，這取決于宇宙現(xiàn)有的平均密度。]事實(shí)上，現(xiàn)在密度似乎非常接近于把坍縮和無(wú)限膨脹區(qū)分開來(lái)的臨界密度。如果暴漲理論是正確的，則宇宙實(shí)際上是處在刀鋒上。[這是對(duì)課文第三部分，即第17—25自然段的小結(jié)。作者在這一部分里詳盡地分析和討論了宇宙現(xiàn)有的平均密度，根據(jù)觀察證據(jù)計(jì)算，宇宙中星系、星系團(tuán)以及其中的暗物質(zhì)的量，只達(dá)到使宇宙重新坍縮的臨界質(zhì)量的百分之十左右，而這個(gè)密度恰好符合人擇原理的要求，據(jù)此宇宙會(huì)繼續(xù)無(wú)限地膨脹下去。但是根據(jù)暴漲宇宙理論分析，宇宙在星系和星系團(tuán)之外的廣大空間中還應(yīng)該包含有足夠的附加暗物質(zhì)，使得宇宙的平均密度“似乎非常接近于把坍縮和無(wú)限膨脹區(qū)分開來(lái)的臨界密度”，這樣宇宙最終可能坍縮，宇宙現(xiàn)在正處在是繼續(xù)膨脹還是開始坍縮這樣一個(gè)危險(xiǎn)的鋒口上。]所以我正是繼承那些巫師或預(yù)言者的良好傳統(tǒng)，兩方下賭注，以保萬(wàn)無(wú)一失。[這是作者的最后結(jié)論。宇宙是繼續(xù)膨脹還是可能收縮，因?yàn)閷?duì)宇宙中星系和星系團(tuán)之外的暗物質(zhì)沒(méi)有辦法計(jì)算，所以無(wú)法確定宇宙現(xiàn)有的平均密度。在這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有研究清楚之前，科學(xué)家也不得不像巫師或近代世界末日預(yù)言家一樣“兩方下賭注，以保萬(wàn)無(wú)一失”。作者用這種幽默的語(yǔ)言自我解嘲，以示科學(xué)的無(wú)奈。]
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.douzifanli.com/gaozhong/241521.html
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