因果关系是自然界基本规律,宇宙大爆炸的“因”是什么呢?

宇宙时空探索 2024-11-03 14:34:54

在科学的漫长旅程中,人们逐渐认识到自己所立足的星球不过是浩瀚星海中的一叶扁舟,绕着星系之太阳旋转。而在这无垠的天宇之间,亿万星系各据一方,闪烁着无尽的奥秘。

然而,科学界正孕育着一场革命。有观点威胁着宇宙学领域先前的重大成果,可能将其贬为泡影。人类所构想的最深邃理论,其基础在于我们对因果律的理解:因果关系,既简洁又权威。

正因如此,我们才能跨越现况,展望未来,或者自信满满地追溯过往。在这一理论指引下,航天员埃德温-哈勃通过观察星系的运动,提出了深远影响的发现。他绘制的哈勃图,记录了20世纪最伟大的成就之一,揭示了天体间的距离、相对速度,亦即星系移动之快慢。

可以想象,哈勃图的绘制过程揭示了一个事实:越是远离地球的星系,远离我们的速度越快。它告诉我们宇宙正在不断膨胀,这一发现颠覆了我们对宇宙的认知:它不是恒定不变,而是在持续扩大,随着时光流转,它会越来越大。于是,一个自然而然的联想诞生了:如果宇宙在不断膨胀,那它源自何方?

这便引出了关于宇宙诞生的初步猜想,如宇宙大爆炸理论。这一膨胀说的提出,堪称科学史上的重大突破,与达尔文的进化论相媲美。它告诉我们,宇宙并非自古至今一成不变,它有其起源,源于某种剧烈而异常的变化。

关于科学界最棘手的难题,宇宙大爆炸给出了巧妙的解答。尽管这个理论听上去颇为奇特,至少它让我们对宇宙的诞生有了概念,知晓了我们来自何方,这一认知给人以慰藉。

科学使我们相信,我们的宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。因果律的引导下,科学揭示了大爆炸之后的系列事件。然而,宇宙大爆炸理论仍有难以解释之处,于是有人提出了惊人的观点:大爆炸并非宇宙的起始,在那之前,宇宙已然存在!

放在十几年前,这种讨论大爆炸之前的情形会被视作荒诞之言,而如今却成了合情合理的探讨。不得不承认,尽管哈勃图意义重大,但它仍存在巨大的局限性。它展示了我们现在观察到的宇宙万物,包括我们自身、树木、星系、斑马等一切,似乎都是瞬时产生,无中生有。这正是问题的关键所在:只有结果,却缺失原因!

物理学家加来道雄在其职业生涯中一直探讨“无中生有”的理论。这个理论听上去或许不切实际,甚至荒谬。但若细想,定义“无”究竟何指?美国宇航局在俄亥俄州的桑达斯基青梅溪研究所,模拟了宇宙的“空无一物”状态,即营造大量“真空”。那里拥有世界上最大的真空室,研究所的墙体厚达8英尺,由2000吨固态铝制成,耗时两天抽空空气,再以低温一周杀灭残余分子,以创造出绝对真空环境。

如果这座实验室启动,那么实验室内空无一物的空间,正是我们所追求的“无”状态。在这个“无”中,光线得以传播,因此美国宇航局所创造的“无”,实际上是有属性的存在,也就是某种意义上的“有”。

加来道雄认为,存在两种“无”。一是“绝对无”,那里无物存在,空间、时间皆无。另一种则是真空,即仅有物质缺失。他所指的“无”,是绝对真空状态,在那里,能量似乎是唯一存在的。但在这种绝对真空的环境中,能量有时会短暂地、直接地转化为物质,而我们的宇宙就起源于这极微小的爆炸。

因此,宇宙并非源自绝对的“无”,而是从一个已存在的状态,某种意义上的“无”中诞生。那些微小的爆炸形成了如今的宇宙,并引发了宇宙大爆炸以及今天的星系和恒星。

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简介:用通俗的语言诠释科学