第三章 果壳中的宇宙(4) --果壳中的宇宙.

E图是宇宙的所有结构的蓝图。

和智慧生命的出现相容的宇宙最可能历史在未来将如何行为呢?依宇宙中的物质的量而定,似乎存在不同的可能性。如果物质密度超过某一临界值。则星系之间的引力吸引就会使它们之间的分离减缓下来,而且最终阻止它们相互飞离。然后它们将开始相互下落,并在一次大挤压中都碰撞到一起。大挤压是在实时间中宇宙历史的终结。

如果宇宙密度低于临界值,则引力太弱,不足以阻止星系永远相互飞离。所有恒星都燃烧殆尽,而宇宙将变得越来越空虚,越来越冷。这样,事情又要完结,但是以一种不那么戏剧性的方式。不管是哪种方式,宇宙将要继续在生存好几亿年。

宇宙中除了物质,还可以包含所谓真空能量的东西。这种能量甚至存在于表现空虚的空间之中。按照爱因斯坦著名的方程,这种真空能量具有质量。这意味着它对宇宙膨胀具有引力效应。但是,非常引人注意的是,真空能量的效应和物质效应相反。物质使膨胀率缓慢下来,并最终能使之停止而且反转。另一方面,真空能量使膨胀加速,正如暴胀那样。事实上,真空能量恰恰如在第一章中提到的宇宙常数那样行为。那是爱因斯坦在1917年意识到,他的原先的方程不能允许一个代表静态宇宙的解时,加到方程上去的。在哈勃发现了宇宙膨胀之后,将这一项家到方程上的动机即不复存在,而爱因斯坦将宇宙常数当作一项错误的拒绝。

然而,着也许是根本就不是错误。正如在第二章中描述的,我们现在意识到,量子论意味着时空中充满了量子涨落。在一中超对称的理论中,这些基态起伏的无限大的正的和负的能量被完全对消,甚至连小的有限的真空能量都不遗留下来。仅有的令人惊讶的是,真空能量这么接近于零,这一点在不久前还没有这么显明。这也许是人择原理的另一个例子。具有更大的真空能量的历史不会形成星系,也就不包含能够询问这个问题的生物:威吓真空能量这么低?

我们从各种观测可以试图确定宇宙中物质和真空的能量。我们可以用一张图来表明此结果,水平方向代表物质的密度而垂直方向表示能量。点线显示智慧生命能够发展的区或边缘。

在这张图上分别标出对应于超星系,物质成团和微波背景的观测区域。幸运的是,这三个区域有一个共同的交集。如果物质密度和真空能量处于这个交集,它意味着宇宙膨胀在长期变缓慢之后已开始重新加速。看来暴胀可能是自然的一个定律。

我们在这一章中已经看到,如何按照浩渺宇宙在虚时间中的历史来解释它的行为。这个虚时间中的历史是细小的略微平坦的球面。它酷似哈姆雷特的果壳,然而这个果壳把在实时间中发生的一切都作为密码储存在它上面。这样哈姆雷特是完全正确的。我们也许是被束缚在果壳之中,而仍然自以为无限空间之王。

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