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二:《时间简史》与《老子》
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2007-2-3 13:49:57
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来源:中漫网
 
        现在,由于黑洞理论,使得宇宙在起始时刻发生的大爆炸更加令人信服。于是霍金根据量子力学的原理,在《时间简史》第八章详尽地描述了宇宙早期的状态:
 
        “就在大爆炸时,宇宙体积被认为是零,所以是无限热。但是,辐射的温度随着宇宙的膨胀而降低。大爆炸后的1秒钟,温度降低到约为100亿度,这大约是太阳中心温度的1千倍,亦即氢弹爆炸达到的温度。此刻宇宙主要包含光子、电子和中微子(极轻的粒子,它只受弱力和引力的作用)和它们的反粒子,还有一些质子和中子。随着宇宙的继续膨胀,温度继续降低,电子/反电子对在碰撞中的产生率就落到它们湮灭率之下。这样只剩下很少的电子,而大部分电子和反电子相互湮灭,产生出更多的光子。然而,中微子和反中微子并没有互相湮灭掉,因为这些粒子和它们自己以及其他粒子的作用非常微弱,所以直到今天它们应该仍然存在。如果我们能观测到它们,就会为非常热的早期宇宙阶段的图象提供一个很好的证据。”
 
        就在大爆炸时,宇宙处于“无”的状态,而后1秒钟,基本上是正、反粒子按照量子理论在不停地诞生和湮灭。此时宇宙正处在从无到有的过程中。
        《时间简史》第八章接着说:
 

        在大爆炸后的大约100秒,温度降到了10亿度,也即最热的恒星内部的温度。在此温度下,质子和中子不再有足够的能量逃脱强核力的吸引,所以开始结合产生氘(重氢)的原子核。氘核包含一个质子和一个中子。然后,氘核和更多的质子中子相结合形成氦核,它包含二个质子和二个中子,还产生了少量的两种更重的元素锂和铍。可以计算出,在热大爆炸模型中大约4分之1的质子和中子转变了氦核,还有少量的重氢和其他元素。所余下的中子会衰变成质子,这正是通常氢原子的核。”

 
        这时,在大爆炸后的大约100秒时,组成今天宇宙的基本原子,氢、氦、锂和铍等等就诞生了。
        而《老子》第四十章精确地描述了这一过程:“反者道之动,弱者道之用。天下万物生于有,有生于无。”“反者道之动”就是大爆炸后1秒钟正、反粒子在道的作用下不停地诞生和湮灭。“弱者道之用”说得是质子和中子不再有足够的能量逃脱强核力的吸引,所以开始结合产生原子核。于是“有”就在“反者道之动,弱者道之用”的过程中从“无”中诞生了。而后的万物就是来源于这个从“无”中诞生的“有”,所以老子说:“天下万物生于有,有生于无。”
        然而,“天下万物生于有,有生于无”这个宇宙的起点处的“无”同时具备黑洞的特点,同时是“物质被高度挤压”的“其中有精,其精甚真”的“有”。这样有和无的关系又恰恰符合《老子》中关于“有无相生”的思想。
        霍金的宇宙模型中有一个主要描述,就是在早期宇宙的暴胀,“在远远小于1秒的时间里,宇宙的半径增大了100万亿亿亿(1后面跟30个0)倍”,从而使得那时的宇宙以临界速率膨胀。暴胀使得宇宙的起点被认为是零,从而符合相对论。但是,宇宙的起点的尺寸并不为零,而是“窈兮冥兮”(小而且暗),但是它的尺寸实在是太小了,与1秒中之后的宇宙相比,根本就是“无”了。 
        当然,宇宙的起点处还是有“温度极高,密度极大”,但这并没有违反老子所说的“有生于无”。如果通读一下《老子》中的有和无,就会发现,它们是相对的。例如《老子》第十一章中的:凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用。(用门窗做一个房间,正是因为中间的空间,才有房间的作用,所以“有”提供了便利,而真正使用的是“无”)。这个“当其无,有室之用”的“无”是相对于门窗的,因为这个“无”之中还是包含空间、空气的。而在宇宙诞生之初,所谓“无”是指没有宇宙正常状态下所具备的东西:空间、时间、以原子为基础的万物;但是这个诞生点还是有东西的,“其中有精,其精甚真,其中有信”,它有宇宙正常状态下所不具备的东西:不可思议的高能量、高温、正常状态下不可能存在的基本粒子。所以说“大爆炸时的奇点为真真正正的无”是真正没有正常宇宙所拥有的一切,就连空间、时间都不存在!
        通过这样的分析可以看出有和无也是相对的,于是我们就了解了为什么《老子》第二章中会说:“有无相生”。有和无是用来观察万物的手段,不是绝对的概念,有和无各有用途,霍金就经常使用宇宙的起点的尺寸为零的说法,因为只有零才能有效地说明暴胀理论。正如《老子》在第一章中说:“常无,欲以观其妙;常有,欲以观其徼”。“无”用来了解事物的奥妙,而“有”则用来了解事物的边界,而了解边界是为了“不殆”,“不殆”又是道的特性。因此才有“此两者,同出而异名,同谓之玄”。有和无相符相生,同出而异名。
        “无名天地之始;有名万物之母”、“天下万物生于有,有生于无”是对宇宙诞生点突变的精彩描述,与霍金的宇宙完全吻合。而“窈兮冥兮,其中有精,其精甚真,其中有信”所描述的黑洞恰恰是用来了解宇宙诞生真相的方法,因为它“自今及古,其名不去”,而“无名天地之始”中的“无”和宇宙诞生点“其中有精,其精甚真”中的“有”符合“有无相生”的原则,符合“此两者,同出而异名”的定义。老子思想中的有和无应该是这样运用的。
 

        到此为止,霍金探索宇宙的过程以及对宇宙本原的描述可以告一段落了。量子力学和广义相对论成功地描述了自大爆炸点开始和之后的宇宙。在这期间,霍金与老子思想的吻合程度也给我们带来了许多联想的空间。但是,还有一件事霍金没有解决,那就是,在宇宙开始时那个大爆炸之前是个什么样子,以及为什么和怎样开始的大爆炸,这在《时间简史》里也是个悬而未决的问题。因为前面说过,不可能将空间和时间的状态反推回去而通过这个大爆炸点。“如果我们只知道在大爆炸后发生的事件,我们也不能确定在这之前发生的事件。就我们而言,发生于大爆炸之前的事件不能有后果,所以并不构成我们宇宙的科学模型的一部分。因此,我们应将它们从我们模型中割除掉,并宣称时间是从大爆炸开始的。”(《时间简史》第三章)。
 
【作者:李航】


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