《詩性的宇宙》:宇宙是永恆存在,還是有個開端?

《詩性的宇宙》:宇宙是永恆存在,還是有個開端?
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我們想讓你知道的是

在我們的生命歷程中,不曾見過隨機物件突然冒出來。因此認為宇宙不該就這樣突然冒出來,這樣的想法是可以理解的,起碼可以給予高度的信任度。不過,在這看似無害的想法背後,卻潛藏了兩個非常具體的錯誤。 

文:蕭恩・卡羅爾(Sean Carroll)

為什麼有宇宙?

打從幼年起,我就愛上了宇宙。晚上躺在床上,準備入睡時,我經常在腦中思索浩瀚太空,回溯接近大霹靂時期的萬物相貌,構思有可能存在其他哪些宇宙——到最後我會興起一個念頭:假使我們的宇宙根本不存在呢?倘若什麼都沒有呢?這下好了。那晚我完全睡不著了。

這些都是古典問題,背後還潛藏了一種堅定信念,認為宇宙的存在必然存有某種解釋。萊布尼茲在1697年一篇為〈論萬物之最終根源〉(“On the Ultimate Origin of Things”)的論文裡便曾論稱,存有任何事物這本身,就該讓我們感到有點驚訝。還記得萊布尼茲就是充足理由律以及最佳世界律(Principle of the Best)的倡言人吧,而且他還協同發明了微積分。畢竟,無物狀態比歷來存在過的任何事物都更單純:無物只有一種,有物則具有許多類別。更晚近以來,英國哲學家德瑞克.帕菲特(Derek Parfit)也附和表示:「有任何東西存在,似乎都該令人感到詫異。」

然而,不會因為問題很常見,就代表那是該提出的正確問題。哥倫比亞大學一位深受敬重,並且以智慧諺語著稱的哲學教授悉德尼.摩根貝沙(Sidney Morgenbesser)就曾被人問起:「為什麼有東西,而不是沒東西?」

「就算完全沒有任何東西,」摩根貝沙立刻回答,「你還是會抱怨。」

除了憂心和智慧妙語之外,我們眼前有兩道有趣的問題,表面上看來雷同,箇中卻有重大差異。

  1. 宇宙有沒有可能就是存在?我們是否起碼可以想像出某些合理情節,來說明宇宙就是完全自力存在的。或者我們是否有必要想像宇宙之外存有某些東西,才能說明它的存在?
  2. 宇宙存在的最佳解釋為何?假使我們必須動用宇宙之外的某些東西才能說明它的存在,那麼那會是什麼?是否完全不動用其他任何東西比較好或是比較單純?

依循亞里斯多德的學說,宇宙存在之實,經常被當成支持上帝存在的引證。宇宙是獨特且偶然出現的,因此論據會說,大有可能出現不一樣的結果,所以肯定有某種東西能解釋宇宙,接著有某種東西能解釋那種東西,如此形成連鎖推理。為了避免鑽入無窮迴歸的兔子洞,我們必須動用一個必要的存有——必然存在且不可能有其他結果,也毋須解釋的存在——那個存在就是上帝。

涉及宇宙時,詩性自然主義人士不喜歡談論必要性,而是喜歡把所有選項攤在桌面,接著設法釐清我們對個別選項各應具怎樣的信任度。說不定有個終極解釋;說不定有個無窮連鎖解釋;說不定根本沒有最後的解釋。現代物理學和宇宙學的進展,已傳達出一個相當明確的信息,那就是:宇宙不靠任何外力幫忙就能存在,這是毫無疑義的。至於宇宙為什麼會按照特定的現狀存在,而非其他方式,這點就值得探討了。


我們從比較簡明的科學問題入手:宇宙可不可能完全自力存在,它需不需要某種東西來促成它存在?

伽利略曾教導我們,現代物理學的基礎特徵之一是物體能運動,也傾向運動,而且毋須任何外因或驅動者就能運動。粗略來講,宇宙也有相同現象。該問的科學問題並不是「宇宙的起因為何?」或是「促使宇宙運作的起因為何?」我們想知道的是「宇宙的存在和無破缺的自然律是否相容,還是我們必須檢視定律之外的東西,才能善加說明?」

由於我們並不知道自然的最終定律為何,這道問題也因此變得更複雜。讓我們考量一項免不了要和宇宙為什麼存在牽扯上關係的議題:宇宙是否永恆存在直到今日,還是它是在某特定時刻——推測就是在大霹靂時——才出現的?

沒人知道。假定我們就是皮耶-西蒙.拉普拉斯,他相信古典牛頓物理學,譏笑上帝干預自然運作的想法,那麼答案就很簡單:宇宙永遠存在。如此一來,空間和時間是固定且絕對的;而在太空中四處移動的原料發生了什麼事,並不真的重要。時間從無窮過去延伸到無窮未來。當然了,你總是可以考量其他理論,但是根據未經修改的牛頓物理學,宇宙是沒有開端的。

接著在1915年愛因斯坦和他的廣義相對論上場,空間和時間納入到一個四維度時空,而時空也不是絕對的——它是動態的,會因應物質和能量而伸展、扭轉。不久之後,我們又得知宇宙正逐漸擴張,從而促成了過去有大霹靂奇異點的預測。依循古典廣義相對論,大霹靂是宇宙史上的第一個瞬間。它是時間的起點。

接著在1920年代,我們偶然發現了量子力學。量子力學中的「宇宙狀態」並不單純只是時空和物質的一種特定組態——量子態是許多不同古典可能性的疊加。這徹底改變了遊戲規則;在古典相對論中,大霹靂是時空的開端;然而在量子廣義相對論中——不論那指的是什麼,因為目前還沒有人完整擬出那種理論的公式表述——我們不知道宇宙有沒有開端。

這裡有兩種可能性:一是宇宙永恆存在,另一個是宇宙有個起點。這是經證實透過薛丁格量子力學方程式,最後得出的兩類非常不同的解,分別對應兩類不同的宇宙。

一種可能性是,時間是基本的。當時間流逝,宇宙也隨之改變。在那種情況下,薛丁格方程式是無可置疑的:時間是無窮的。倘若宇宙確實會演化,過去不斷演化,往後也將不斷演化。沒有開端,也沒有終止。可能曾有個時刻看來像是我們的大霹靂,不過那只是種暫時性階段,甚至在那起事件之前,還出現過更多的宇宙。

另一項可能性則是,時間並不真的是基本的,而是突現的。於是宇宙就可能有個開端。薛丁格方程式的某些解所描述的宇宙完全不演化;它們就是待在那裡,始終不變。


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