现在被证实的事物曾仅是一种想象

传言在20世纪早期，剑桥大学伟大的实验物理学家欧内斯特 · 卢瑟福（Ernest Rutherford）曾经恼怒地说过这样一句话，“如果有人在我的实验室里谈论宇宙，那么我要告诉他，他该走人了。”研究整个宇宙的宇宙学自它诞生之日起，就被描述成从表面看来不合情理的推测与随后而至的验证所组成的混合体。爱因斯坦于1915年创立的引力理论不仅满足了建立一套与他的狭义相对论相容的引力理论的需求，而且它还是建立在一个让人无法理解的实验事实之上的——引力场中的所有物体都严格地按照相同的方式下落。凭借其无比的创造力，爱因斯坦建立了一套理论，在这个理论中，时间的流动以及空间的产生和毁灭都依赖于物质。此后不久，俄国物理学家亚历山大 · 弗里德曼（Alexandr Friedman）和比利时牧师乔治斯 · 莱默垂（Georges Lemaītre）各自独立地指出，这一理论暗示着宇宙是必威在线网站首页网址 的，并且有一个起点。爱因斯坦发现这一结论跟现实格格不入，从而试图改写他的理论。仅仅过了几年时间，爱德温 · 哈勃（Edwin Hubble）就指出，望远镜中的那些微弱的光线痕迹是遥远的星系；就像理论所预言的那样，这些星系跟我们之间的距离正变得越来越远，而且距离越远，变得越快。空间确实是在变大的，时间也确实有一个起点。

20世纪下半叶，天文学家在观测宇宙最遥远区域的能力方面所取得的进步让人眼花缭乱。新的技术层出不穷。无线电通讯给我们带来了射电天文学和产生于宇宙早期的微波背景辐射的发现。消费电子学则提供了电耦合设备（charge-coupled device）——照相机，这让我们能够得到比夜空本身还要暗几百倍的星系的图像。高精度光谱学允许我们根据围绕某些恒星运动的行星来对这些恒星运动的微小变化（速度只有每秒几米）进行探测。宇宙学因此也已经从推测和无约束的理论外推占统治地位的领域转变成一门实测科学。宇宙学理论现在可以终结了，这不仅是因为它们的提出者已经过世，而且还因为它们跟观测并不相符。

人是物质的，就这一点而论，人类必须要在一个与他的物质存在相容的宇宙中生存。宇宙需要符合怎样的严厉条件，我们人类才可能存在呢？倘若引力的强度相对于其他作用力稍稍增强或者减弱一些，那么自然界和恒星的演化就会排除我们存在的可能。假如核力变得稍微有些不同，那么比碳重的元素就将不会产生，而类似于地球这样的行星也将不会存在。如果宇宙学常数（被误称为暗能量或伪真空能）变得更大些，星系也就不会形成。

宇宙、亚原子尺度和人类的存在之间的关系正是英国皇家天文学家、剑桥天文学研究所的前任所长马丁 · 里斯（Martin Rees，见图）所著的《我们的宇宙栖息地》（Our Cosmic Habitat）一书的主题，是作者于上世纪结束之际在普林斯顿所作的演讲的基础上扩充而成的。这本书覆盖面广，行文活泼，读起来会有一种愉悦的感觉。

在书的开头部分，里斯对太阳系外存在着围绕恒星运动的行星这一发现进行了描述，并且还讨论了在其中的某些行星上形成生命所需要的条件。正如里斯所强调的那样，科学在我们人类的尺度上是最不精确的。在最大尺度（宇宙作为一个整体）以及在最小尺度（亚原子领域）上，世界是简单的；在这些极端情形下，世界看来最容易被描述和理解。但是在这两个极端情形之间的行星尺度以及这些行星可能带有的生命的尺度上，我们的理论表现得极为无能。在这个尺度上，世界是最为飘忽不定的，各种出乎人们意料的历史事件以及复杂的难以分析的相互作用随时都有可能发生。恒星则要简单一些。恒星通过对引力与核相互作用之间的相互影响的依赖性，向我们展示了宏观现象对微观世界之简单特征的紧密依赖关系。在更大的尺度上，引力的不稳定性至少在宇宙一生的最初几个月之后就占据了统治地位。在这本书第一部分的结尾处，里斯的论述有些离题，作为爱因斯坦引力理论的结果，他谈及了黑洞以及时间机器的可能性。

在书的第二部分，观测与推测之间的平衡就开始倾斜了。里斯的足迹第一次来到了甚早期宇宙。诸如轻元素的丰度和宇宙微波背景中的起伏等这些在宇宙甚早期留下的遗迹为我们揭示早期宇宙的本性提供了线索。作者希望利用理论的外推来对宇宙的诞生之初进行描述，把注意力转向时间的另一端。里斯告诉我们，对早期超新星的观测暗示着，随着宇宙的膨胀和冷却在无止境地加速，宇宙将要“结束于一种冷暗状态之中”（罗伯特 · 弗罗斯特（Robert Frost）语）。

里斯是以推测宇宙为什么调节得如此适合人类生存来结束他的旅行的。正如我们的傲慢自大所暗示的那样，如果任何生命的物理特征都跟我们一样，那么宇宙为什么会调节得如此适应生命呢？虽然里斯的论证（目前人们对这个问题所做的尝试性的回答已经成为真正的科学）不是那么令人信服，但是他所展示的这些不能被理论或者实验排除的可能情形仍然是令人着迷的。

按照为非科学家所做的报告的通常标准，这本书也有一些不太合适的地方。例如，原子的核模型是于1913年建立的，而不是1930年。在外界的观测者看来，一位接近黑洞的宇航员将会迅速地消失，而不是像里斯所述的那样将冻结在视界之上。并且使用“圈每厘米”作为频率的单位，这在为外行人所著的书中是不常见的。但是像这样的例子在这本书中出现得并不多，而且这些也是无关紧要的。在几乎所有的情况下，里斯的解释都准确无误。就像他所强调的，宇宙膨胀的原因不是原始爆炸而是空间的创生。

那么，卢瑟福会让里斯离开他的实验室吗？或许会，但是我想，当他看到许多曾经被他当作是声名狼藉的没有创造性的瞎猜的事物现已被证实了的时候，他会非常惊讶的。或许，他还想知道，目前的某些猜想（这些猜想也是《我们的宇宙栖息地》一书的吸引人的地方之一）是否也会有同样的命运呢？

[Science，2002年3月1日]