宇宙論是壹門既古老又年輕的學科。作為宇宙裏高等生物的人類不會滿足於自身的生存和種族的綿延,還壹代代不懈地探索著存在和生命的意義。但是,人類理念的進化是極其緩慢和艱苦的。從亞裏士多德——托勒密的地心說到哥白尼——伽利略的日心說的演化就花了2000年的時間。令人吃驚的是,盡管人們知道世間的壹切都在運動,只是到了本世紀20年代因哈勃發現了紅移定律後,宇宙演化的觀念才進入人類的意識。人們甚至從來沒有想到過宇宙還會演化。牛頓的萬有引力定律表明,宇宙的物質在引力作用下不可能處於穩定的狀態。即使在愛因斯坦的廣義相對論中,情況也好不到哪兒去,為了得到壹個穩定的宇宙模型,他曾將宇宙常數引進理論中。他們都希望在自己的理論中找到穩定的宇宙模型。可見,宇宙演化的觀念並不是產生於這些天才的頭腦之中。
將哈勃的發現當成現代宇宙論的誕生是公平的。哈勃發現,從星系光譜的紅移可以推斷,越遠的星系以越快的速度離開我們而去,這表明整個宇宙處於膨脹的狀態。從時間上倒溯到過去,估計在100億到200億年前曾經發生過壹樁開天辟地的大事件,即宇宙從壹個極其緊致、極熱的狀態中大爆炸而產生。伽莫夫在1948年發表的壹篇關於熱大爆炸模型的文章中作出了壹個驚人的預言,早期大爆炸的輻射仍殘存在我們周圍,不過由於宇宙膨脹引起的紅移,其絕對溫度只余下幾度左右,在這種溫度下,輻射是處於微波的波段。但在1965年彭齊亞斯和威爾遜觀測到宇宙微波背景輻射之前,人們並不認真對待此預言。
壹般認為,愛因斯坦的廣義相對論是用於描述宇宙演化的正確的理論。在經典廣義相對論的框架裏,霍金和彭羅斯證明了,在很壹般的條件下,空間——時間壹定存在奇點,最著名的奇點即是黑洞裏的奇點以及宇宙大爆炸處的奇點。在奇點處,所有定律以及可預見性都失效。奇點可以看成空間時間的邊緣或邊界。只有給定了奇點處的邊界條件,才能由愛因斯坦方程得到宇宙的演化。由於邊界條件只能由宇宙外的造物主所給定,所以宇宙的命運就操縱在造物主的手中。這就是從牛頓時代起壹直困擾人類智慧的第壹推動問題。
如果空間——時間沒有邊界,則就不必勞駕上帝進行第壹推動了。這只有在量子引力論中才能做到。霍金認為宇宙的量子態是處於壹種基態,空間——時間可看成壹有限無界的四維面,正如地球的表面壹樣,只不過多了兩個維數而已。宇宙中的所有結構都可歸結於量子力學的測不準原理所允許的最小起伏。從壹些簡單的模型計算可得出和天文觀測相壹致的推論,如星系、恒星等等的成團結構,大尺度的各向同性和均勻性,空間——時間的平性,即空間——時間基本上是平坦的,並因此才使得星系乃至生命的發展成為可能,還有時間的方向箭頭等等。霍金的量子宇宙論的意義在於它真正使宇宙論成為壹門成熟的科學,它是壹個自足的理論,即在原則上,單憑科學定律我們便可以將宇宙中的壹切都預言出來。
本書作者是當代最重要的廣義相對論家和宇宙論家。70年代他和彭羅斯壹道證明了著名的奇性定理,為此他們***同獲得了1988年的沃爾夫物理獎。他還證明了黑洞的面積定理,即隨著時間的增加黑洞的面積不減。這很自然使人將黑洞的面積和熱力學的熵聯系在壹起。1973年,他考慮黑洞附近的量子效應,發現黑洞會像黑體壹樣發出輻射,其輻射的溫度和黑洞質量成反比,這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小,而溫度卻越變越高,它以最後壹刻的爆炸而告終。黑洞輻射的發現具有極其基本的意義,它將引力、量子力學和統計力學統壹在壹起。
1974年以後,他的研究轉向量子引力論。雖然人們還沒有得到壹個成功的理論,但它的壹些特征已被發現。例如,空間——時間在普郎克尺度(10^-33厘米)下不是平坦的,而是處於壹種泡沫的狀態。在量子引力中不存在純態,因果性受到破壞,因此使不可知性從經典統計物理、量子統計物理提高到了量子引力的第三個層次。
1980年以後,他的興趣轉向量子宇宙論。
本書的副題是從大爆炸到黑洞。霍金認為他壹生的貢獻是,在經典物理的框架裏,證明了黑洞和大爆炸奇點的不可避免性,黑洞越變越大;但在量子物理的框架裏,他指出,黑洞因輻射而越變越小,大爆炸的奇點不但被量子效應所抹平,而且整個宇宙正是起始於此。
理論物理學的細節在未來的20年中還會有變化,但就觀念而言,現在已經相當完備了。
霍金的生平是非常富有傳奇性的,在科學成就上,他是有史以來最傑出的科學家之壹,他的貢獻是在他20年之久被盧伽雷病禁錮在輪椅上的情況下做出的,這真正是空前的。因為他的貢獻對於人類的觀念有深遠的影響,所以媒介早已有許多關於他如何與全身癱瘓作搏鬥的描述。盡管如此,譯者之壹於1979年第壹回見到他時的情景至今還歷歷在目。那是第壹次參加劍橋霍金廣義相對論小組的討論班時,門打開後,忽然腦後響起壹種非常微弱的電器的聲音,回頭壹看,只見壹個骨瘦如柴的人斜躺在電動輪椅上,他自己驅動著電開關。譯者盡量保持禮貌而不顯出過分吃驚,但是他對首次見到他的人對其殘廢程度的吃驚早已習慣。他要用很大努力才能舉起頭來。在失聲之前,只能用非常微弱的變形的語言交談,這種語言只有在陪他工作、生活幾個月後才能通曉。他不能寫字,看書必須依賴於壹種翻書頁的機器,讀文獻時必須讓人將每壹頁攤平在壹張大辦公桌上,然後他驅動輪椅如蠶吃桑葉般地逐頁閱讀。人們不得不對人類中居然有以這般堅強意誌追求終極真理的靈魂從內心產生深深的敬意。從他對譯者私事的幫助可以體會到,他是壹位富有人情味的人。每天他必須驅動輪椅從他的家——劍橋西路5號,經過美麗的劍河、古老的國王學院駛到銀街的應用數學和理論物理系的辦公室。該系為了他的輪椅行走便利特地修了壹段斜坡。
在富有學術傳統的劍橋大學,他目前擔任著也許是有史以來最為崇高的教授職務,那是牛頓和狄拉克擔任過的盧卡遜數學教授。
本書譯者之壹曾受教於霍金達四年之久,並在他的指導下完成了博士論文。此書即是受霍金之托而譯成中文,以供占人類五分之壹的人口了解他的學說。
1982年我在哈佛作過洛伊伯(Loeb)演講之後,決定嘗試寫壹本關於空間和時間的通俗讀物。從像史蒂芬?溫伯格《最初三分鐘》那麽好的,到那些甚至我都不想點名的差勁的,關於早期宇宙和黑洞的書已經出版了可觀的數量。然而,我覺得它們之中的任何壹本都未真正提到那些導致我研究宇宙學和量子理論的動機的問題:宇宙從何而來?
它為什麽,井怎麽樣開始的?它會有末日嗎?如果有的話,會發生什麽?這些是我們大家都感興趣的問題。但是現代科學變得如此之技術化,以至於僅有極少數的專家能掌握解釋這些問題所用到的數學。不過關於宇宙的起源和命運的基本概念則可以離開數學,以壹種沒有受過科學訓練的人也能理解的形式來加以陳述。這就是我在這本書裏試圖要做的,是否成功則要由讀者判斷了。
有人告訴我,我放在書中的每壹個方程都會使本書的銷售量減半,為此我決定壹個方程也不用。然而,在最後我確實用了壹個方程,即愛因斯坦著名的方程E=mc^2,我希望這個方程不會嚇跑壹半我的潛在讀者。
除了夠倒黴地得了盧伽雷即運動神經細胞的病外,我幾乎在其他每個方面都是幸運兒。我從我的妻子筒、我的孩子羅伯特、露西和梯米那兒得到的幫助和支持,使我能有壹個相當正常的生活和成功的事業。我選擇了理論物理是又壹大幸,因為它是整個用腦進行的。所以我的癱瘓並沒有成為壹個嚴重的障礙。我的科學同事無壹例外地都是非常樂於助人的。
在我生涯的第壹個“經典”相期間,我主要的合作者及助手有羅傑?彭羅斯、羅伯特?格羅許、布蘭登?卡特和喬治?埃裏斯。我對他們給予我的幫助以及我們壹起做的工作深表感謝。這壹相被概括為我和埃裏斯合寫於1973年的《空間時間的大尺度結構》壹書中。我並不主張本書的讀者去啃那本書來獲得進壹步的了解:它是高度技術性的,很難讀通。我希望從寫了那本書之後我懂得了用何種寫法才能容易被理解。
在我的工作的第二個“量子”相期間,從1974年起我主要的合作者是蓋瑞?吉朋斯、當?佩奇和詹姆?哈特爾。我欠了他們和我的學生們很多情。他們不僅在身體上,而且在理論上都給了我極大的幫助。保持和我的學生相處在壹起是壹個巨大的激勵,同時我希望這能幫助我免於因循守舊。
就這本書而言,我從我的壹個學生布裏安?維特那兒得到許多幫助。1985年我在完成了第壹稿後得了肺炎。我不得不接受穿氣管的手術。這個手術使我喪失了說話的能力,從而使我幾乎無法和人交談。我想可能完成不了這本書了。然而,布裏安不僅幫助我修改,還使我學會使用壹個叫做“生活中心”的通訊程序。這是由加利福尼亞太陽谷峨而茲?帕拉斯公司的瓦特?沃爾托茲捐贈的,我可以用它寫書和寫論文,並用語言合成器對人講話。這合成器也是由加利福尼亞太陽谷的語言及其他公司捐贈的。語言合成器和壹個小型的個人計算機由大衛?梅森裝在我的輪椅上。這個系統使我有了巨大的變化:實際上我現在能夠通訊得比我失聲之前還要好。
我從大量看過最初稿的人那兒得到如何改進此書的建議,特別是我的拜泰姆書社的編輯彼得?古查底送給我厚厚的壹叠關於他覺得我還沒有適當說清楚的地方的評語和疑問。我必須承認。當我收到他長長的要修改的地方的清單時相當惱火。可是,他是完全對的。我相信在他的酷使下,最終使這本書變得更好。
我非常感謝我的助手柯林?威廉斯、大衛?托瑪斯和雷蒙?拉夫勒蒙;我的秘書朱迪?費拉、安?若爾夫、謝銳爾?比林頓和舒?馬賽以及我的護士班。若沒有龔維爾和凱爾斯學院、科學工程研究協會、賴佛荷爾姆、馬克阿瑟、納菲爾德及若爾夫?斯密斯基金會所提供的我的研究和醫藥費用,所有這壹切都是不可能的。對此謹表謝意。
——史蒂芬?霍金1987年10月20日
我們在幾乎對世界毫無了解的情形下進行日常生活。我們對於使生命得以實現的陽光的產生機制,對於將我們束縛在地球上,否則我們就會以渦旋的軌道被拋到太空去的重力,對於我們由之構成並依賴其穩定性的原子思考得很少。除了小孩(他們知道太少,會不知輕重地問重要的問題),我們中很少人會用大量時間驚訝自然界為何這個樣子;宇宙從何而來或它是否總在這兒;時間會不會有朝壹日倒流,並因此導致果先於因;或者人類認識是否有壹最終的權限。甚至我曾遇到壹些小孩,他們想要知道黑洞是什麽樣的?物質的最小的部份是什麽?為何我們記住過去而不是將來;如果早先是紊亂的,則今天顯然是有序的,這究竟是怎麽回事?為何存在壹個宇宙?
在我們社會裏,父母或老師仍然依慣例用聳肩膀或借助模糊回想起的宗教格言去回答這些問題的大部份。有壹些人則對這壹類的問題感到不舒服,因為它們如此生動地暴露了人類理解的局限性。
但是,哲學和科學的大部份即是由這種好奇心所驅動的。越來越多的成年人願意問這類問題,並且他們偶爾得到壹些使其驚奇的答案。我們這些離開原子和恒星同樣遠的人類,正在擴大自己探索的視野去擁抱這非常小和非常大的對象。
1974年初,大約在海盜空間飛船登陸火星之前兩年,我參加在英國由倫敦皇家學會主辦的關於探索如何尋找天外生命的會議。
在會議中間休息時,我註意到在隔壁的大廳裏正舉行壹個更大得多的會議,出於好奇心我進去了。我很快意識到自己見證了壹個古代的儀式,是壹個新會員參加皇家學會——這個本行星上最古老的學術組織的授職式。前排壹位在輪椅中的年輕人正非常緩慢地將他的名字簽在壹本書上,而這本書的最前頁是伊薩克·牛頓的簽名。當他最後簽好時,大廳裏響起了壹陣響亮的掌聲。史蒂芬·霍金,甚至在那時就是壹位傳說中的人物。
現在霍金是劍橋大學的盧卡遜數學教授。這個職務曾為牛頓,後來又為狄拉克,這兩位非常大和非常小的世界的有名的探索者擔任過。他是他們的毫不遜色的繼承人。這本霍金首次為非專家寫的書,會給外行讀者以多種類的酬勞。和這本書的廣泛的內容壹樣有趣的是對作者智力工作的瀏覽。物理、天文、宇宙學和勇氣的前沿被清晰地呈現在本書之中。
這又是壹本關於上帝……或許是關於上帝不存在的書。處處充滿了上帝這個字眼。
霍金著手回答愛因斯坦著名的關於上帝在創生宇宙時有無選擇性的問題。正如霍金明白聲稱的,他企圖要去理解上帝的精神。這使得迄今所有努力的結論更加出人意外:壹個空間上無邊緣、時間上無始無終、並且造物主無所事事的宇宙。
——卡爾·沙岡 康奈爾大學綺色佳,紐約州
壹位著名的科學家(據說是貝特郎?羅素)曾經作過壹次關於天文學方面的講演。
他描述了地球如何繞著太陽運動,以及太陽又是如何繞著我們稱之為星系的巨大的恒星群的中心轉動。演講結束之時,壹位坐在房間後排的矮個老婦人站起來說道:“妳說的這些都是廢話。這個世界實際上是馱在壹只大烏龜的背上的壹塊平板。”這位科學家很有教養地微笑著答道:“那麽這只烏龜是站在什麽上面的呢?”“妳很聰明,年輕人,的確很聰明,”老婦人說,“不過,這是壹只馱著壹只壹直馱下去的烏龜群啊!”
大部分人會覺得,把我們的宇宙喻為壹個無限的烏龜塔相當荒謬,可是為什麽我們自以為知道得更多壹些呢?我們對宇宙了解了多少?而我們又是怎樣才知道的呢?宇宙從何而來,又將向何處去?宇宙有開端嗎?如果有的話,在這開端之前發生了什麽?時間的本質是什麽?它會有壹個終結嗎?在物理學上的壹些最新突破,使壹部分奇妙的新技術得以實現,從而對於回答這些長期以來懸而未決問題中的某些問題有所啟發。也許有壹天這些答案會像我們認為地球繞著太陽運動那樣顯而易見——當然也可能像烏龜塔那般荒唐可笑。不管怎樣,唯有讓時間來判斷了。
早在公元前340年,希臘哲學家亞裏士多德在他的《論天》壹書中,就已經能夠對於地球是壹個圓球而不是壹塊平板這壹論點提出兩個很好的論據。第壹,他認為月食是由於地球運行到太陽與月亮之間而造成的。地球在月亮上的影子總是圓的,這只有在地球本身為球形的前提下才成立。如果地球是壹塊平坦的圓盤,除非月食總是發生在太陽正好位於這個圓盤中心之下的時候,否則地球的影子就會被拉長而成為橢圓。第二,希臘人從旅行中知道,在越往南的地區看星空,北極星則顯得越靠近地平線。(因為北極星位於北極的正上方,所以它出現在處於北極的觀察者的頭頂上,而對於赤道上的觀察者,北極星顯得剛好在地平線上。)根據北極星在埃及和在希臘呈現出來的位置的差別,亞裏士多德甚至估計地球大圓長度為 400斯特迪亞。現在不能準確地知道,壹個斯特迪亞的長度究竟是多少,但也許是200碼左右,這樣就使得亞裏士多德的估計為現在所接受數值的兩倍。希臘人甚至為地球是球形提供了第三個論據,否則何以從地平線外駛來的船總是先露出船帆,然後才是船身?
亞裏士多德認為地球是不動的,太陽、月亮、行星和恒星都以圓周為軌道圍繞著它轉動。他相信這些,是由於神秘的原因,他感到地球是宇宙的中心,而且圓周運動最為完美。在公元後兩世紀,這個思想被托勒密精制成壹個完整的宇宙學模型。地球處於正中心,包圍著它的是八個天球,這八個天球分別負載著月亮、太陽、恒星和五個當時已知的行星:水星、金星、火星、木星和土星(圖1.1)。這些行星被認為是沿著附在相應天球上的更小的圓周運動,以說明它們在天空中被觀察到的相當復雜的軌跡。最外層的天球被鑲上固定的恒星,它們總是停在不變的相對位置,但是總體繞著天空旋轉。最後壹層天球之外為何物壹直不清楚,但有壹點是肯定的,它不是人類所能觀測到的宇宙的部分。
圖1.1從最裏面往最外面順序為月亮球、水星球、金星球、太陽球、火星球、木星球、土星球和固定恒星球。最中心為地球。
托勒密模型為預言天體在天空的位置提供了相當精密的系統。但為了正確地預言這些位置,托勒密必須假定月亮軌道有時離地球比其他時候要近壹倍,這意味著月亮有時看起來要比其他時候大壹倍。托勒密承認這個瑕疵,盡管如此,他的模型雖然不是普遍地、卻是廣泛地被接受。它被基督教接納為與《聖經》相壹致的宇宙圖象。這是因為它具有巨大的優點,即在固定恒星天球之外為天堂和地獄留下了很多地方。
然而,1514年壹位名叫尼古拉?哥白尼的教士提出了壹個更簡單的模型。(起初,可能由於害怕教會對異端的迫害,哥白尼只能將他的模型匿名地流傳。)他的觀念是,太陽是靜止地位於中心,而地球和其他行星繞著太陽作圓周運動。將近壹個世紀以後,他的觀念才被認真地接受。後來,兩位天文學家——德國的約翰斯?開普勒和意大利的伽利雷?伽利略開始公開支持哥白尼的理論,盡管它所預言的軌道還不能完全與觀測相符合。直到1609年,亞裏士多德——托勒密的理論才宣告死亡。那壹年,伽利略用剛發明的望遠鏡來觀測夜空。當他觀測木星時,發現有幾個小衛星或月亮繞著它轉動。這表明不象亞裏士多德和托勒密所設想的,並不是所有的東西都必須直接圍繞著地球轉。
(當然,仍然可能相信地球是靜止地處於宇宙的中心,而木星的衛星沿著壹種極其復雜的軌道繞地球運動,表觀上看來它們是繞著木星轉動。然而哥白尼理論是簡單得多了。)同時,開普勒修正了哥白尼理論,認為行星不是沿圓周而是沿橢圓(橢圓是被拉長的圓)運動,從而使預言最終和觀察相互壹致了。
就開普勒而言,橢圓軌道僅僅是想當然的,並且是相當討厭的假設,因為橢圓明顯地不如圓那麽完美。雖然他幾乎是偶然地發現橢圓軌道能很好地和觀測相符合,但卻不能把它和他的行星繞太陽運動是由於磁力引起的另壹思想相互調和起來。對這壹切提供解釋是晚得多的事,那是由於1687年伊薩克?牛頓爵士出版了他的《數學的自然哲學原理》,這部也許是有史以來物理科學上最重要的單獨的著作。在這本書中,牛頓不但提出物體如何在空間和時間中運動的理論,並且發展了為分析這些運動所需的復雜的數學。
此外,牛頓提出了萬有引力定律,根據這定律,宇宙中的任壹物體都被另外物體所吸引,物體質量越大,相互距離越近,則相互之間的吸引力越大。這也就是使物體落到地面上的力。(由於壹個蘋果落到牛頓的頭上而使他得到靈感的故事,幾乎肯定是不足憑信的。
所有牛頓自己說過的只是,當他陷入沈思之時,壹顆蘋果的落下使他得到了萬有引力的思想。)牛頓繼而指出,根據他的定律,引力使月亮沿著橢圓軌道繞著地球運行,而地球和其他行星沿著橢圓軌道繞著太陽公轉。
哥白尼的模型擺脫了托勒密的天球,以及與其相關的宇宙存在著自然邊界的觀念。
“固定恒星”除了由於地球繞著自身的軸自轉引起的穿越天空的轉動外,不改變它們的位置,很自然會使人設想到固定恒星是和我們的太陽類似的物體,只是比太陽離開我們遠得多了。
按照他的引力理論,牛頓意識到恒星應該相互吸引,看來它們不能保持基本上不動。
那麽它們會壹起落到某處去嗎?在1691年寫給當時另壹位最重要的思想家裏查德?本特裏的壹封信中,他論證道,如果只有有限顆恒星分布在壹個有限的空間區域裏,這確實是會發生的。但是另壹方面,他推斷如果存在無限多顆恒星,多少均勻地分布於無限的空間,這種情形就不會發生,因為這時不存在任何壹個它們落去的中心點。
當人們議論到無窮時,這種論證是妳會遭遇到的壹種陷阱。在壹個無限的宇宙,每壹點都可以認為是中心,因為在它的每壹邊都有無限顆恒星。正確的方法是很久以後才被意識到的,即是先考慮有限的情形,這時所有恒星都相互落到壹起,然後在這個區域以外,大體均勻地加上更多的恒星,看情況會如何改變。按照牛頓定律,這額外的恒星平均地講對原先的那些根本沒有什麽影響,所以這些恒星還是同樣快地落到壹起。我們願意加上多少恒星就可以加上多少,但是它們仍然總是坍縮在壹起。現在我們知道,由於引力總是吸引的,不可能存在壹個無限的靜態的宇宙模型。
在20世紀之前從未有人暗示過,宇宙是在膨脹或是在收縮,這有趣地反映了當時的思維風氣。壹般認為,宇宙或是以壹種不變的狀態已存在了無限長的時間,或以多多少少正如我們今天所看的樣子被創生於有限久的過去。其部分的原因可能是,人們傾向於相信永恒的真理,也由於雖然人會生老病死,但宇宙必須是不朽的、不變的這種觀念才能給人以安慰。
甚至那些意識到牛頓的引力理論導致宇宙不可能靜止的人,也沒有想到提出宇宙可能是在膨脹。相反的,他們試圖修正理論,使引力在非常大距離時成為斥力。這不會對行星運動的預言有重大的影響,然而卻允許無限顆恒星的分布保持平衡——鄰近恒星之間的吸引力被遠隔恒星之間的斥力所平衡。然而,現在我們知道,這樣的平衡是不穩定的:如果某壹區域內的恒星稍微互相靠近壹些,引力就增強,並超過斥力的作用,這樣這些恒星就會繼續落到壹起。反之,如果某壹區域內的恒星稍微互相遠離壹些,斥力就起主導作用,並驅使它們離得更開。
另壹個反對無限靜止宇宙的異見通常是歸功於德國哲學家亨利希?奧勃斯,1823年他發表了這個理論。事實上,牛頓的同時代的壹些人已經提出過這個問題。甚至奧勃斯的文章也不是貌似有理地反駁這模型的第壹篇。不管怎麽說,這是第壹篇被廣泛註意的文章。這無限靜止模型的困難,在於幾乎每壹道視線必須終結於某壹恒星的表面。這樣,人們可以預料,整個天空甚至在夜晚都會像太陽那麽明亮。奧勃斯反駁說,遠處恒星的光線由於被它所穿過的物質吸收所減弱。然而如果真是如此,這相幹的物質將會最終被加熱到發出和恒星壹樣強的光為止。唯壹的能避免整個天空像太陽那麽亮的結論的方法是,假定恒星並不是永遠那麽亮,而是在有限久的過去才開始發光。這種情況下,吸光物質還沒加熱,或者遠處恒星的光線尚未到達我們這兒。這使我們面臨著是什麽首次使恒星發光的問題。
當然,宇宙開端的問題在這之前很久就被討論過。根據壹些早先的宇宙論和猶太人/基督教/穆斯林傳統,宇宙開端於有限的、並且不是非常遠的過去的某壹時刻。對這樣壹個開端,有壹種議論是感到必須有“第壹原因”來解釋宇宙的存在。(在宇宙中,妳總可以將壹個事件解釋為由於另壹個更早的事件所引起的,但是宇宙本身的存在只有當存在某個開端時才能被解釋。)另壹種論證是聖?奧古斯丁在他的《上帝之城》的著作中提出的。他指出,文明在進步,我們將記住創造這些業績和發展技術的人們。這樣人,也許宇宙,不可能已經存在了太長的時間。聖?奧古斯丁根據《創世紀》壹書,接受公元前5000年作為宇宙的被創生的時間。(有趣的是,這和上壹次的冰河時間的結束,大約公元前1年相距不遠。考古學家告訴我們,文明實際上是從那時開始的。)另壹方面,亞裏士多德和大多數其他希臘哲學家不喜歡創生的思想,因為它帶有太多的神學幹涉的味道。所以他們相信,人類及其周圍的世界已經並且將繼續永遠存在。
古代的人們已經考慮到上述的文明進步的論點,用周期性洪水或其他災難的重復出現,使人類回到文明的開初,來回答上面的話難。
1781年,哲學家伊曼努爾?康德發表了裏程碑般的(也是非常模糊的)著作——《純粹理性批判》,在這本書中,他深入地考察了關於宇宙在時間上是否有開端、空間上是否有極限的問題。他稱這些問題為純粹理性的二律背反(也就是矛盾)。因為他感到存在同樣令人信服的論據,來證明宇宙有開端的正命題,以及宇宙已經存在無限久的反命題。他對正命題的論證是:如果宇宙沒有壹個開端,則任何事件之前必有無限的時間。他認為這是荒謬的。他對反命題的論證是:如果宇宙有壹開端,在它之前必有無限的時間,為何宇宙必須在某壹特定的時刻開始呢?事實上,他對正命題和反命題用了同樣的論證。它們都是基於他的隱含的假設,即不管宇宙是否存在了無限久,時間均可無限地倒溯回去。我們將會看到,在宇宙開端之前時間概念是沒有意義的。這壹點是聖?奧古斯丁首先指出的。當他被問及:上帝在創造宇宙之前做什麽?奧古斯丁沒有這樣地回答:他正為問這類問題的人準備地獄。而是說:時間是上帝所創造的宇宙的壹個性質,在宇宙開端之前不存在。
當大部分人相信壹個本質上靜止不變的宇宙時,關於它有無開端的問題,實在是壹個形而上學或神學的問題。按照宇宙存在無限久的理論,或者按照宇宙在某壹個有限時刻,以給人的印象似乎是已經存在了無限久的樣子啟動的理論,我們可以同樣很好地解釋所觀察到的事實。但在1929年,埃德溫?哈勃作出了壹個具有裏程碑意義的觀測,即是不管妳往那個方向看,遠處的星系正急速地遠離我們而去。換言之,宇宙正在膨脹。
這意味著,在早先星體相互之間更加靠近。事實上,似乎在大約100億至200億年之前的某壹時刻,它們剛好在同壹地方,所以那時候宇宙的密度無限大。這個發現最終將宇宙開端的問題帶進了科學的王國。
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