英国著名物理学家斯蒂芬·霍金昨天上午在北京人民大会堂以“宇宙的起源”为题,发表演讲。以下是剑桥大学卢卡斯数学教授吴忠超译的霍金演讲摘要:
根据中非Boshongo人的传说,世界最初只有黑暗、水和伟大的Bumba。一天,Bumba胃痛发作,呕吐出太阳。太阳灼干了一些水,留下土地。他仍然胃痛不止,又吐出了月亮和星辰,然后吐出一些动物,豹、鳄鱼、乌龟、最后是人。这个创世纪的神话,和其他许多神话一样,试图回答我们大家都想诘问的问题:为何我们在此?我们从何而来?
如果人们相信宇宙有一个开端,那么很明显的问题是,在开端之前发生了什么?
1915年爱因斯坦提出他的革命性的广义相对论。在该理论中,空间和时间不再是绝对的,不再是事件的固定背景。它们只有在宇宙之中才能够定义。这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的。这有点儿像去寻找比南极还南的一点没有意义一样,它是没有定义的。
在我是一名21岁的研究生时,为了完成博士论文,我们(和同事)证明了宇宙不能反弹。广义相对论方程在奇点处崩溃了,这样,爱因斯坦理论不能预言宇宙如何起始,它只能预言一旦起始后如何演化。
为了理解宇宙的起源,我们必须把广义相对论和量子理论相结合。宇宙现在状态的概率可将结局为这个状态的所有历史叠加得到。但是这些历史如何起始的呢?这是一个改头换面的起源问题。
如果宇宙只在150亿年前起始,这个问题就更加急切。询问在时间的开端会发生什么,有点像当人们认为世界是平坦的、询问在世界的边缘会发生什么一样。世界是一块平板吗?海洋从它边缘上倾泻下去吗?我已经用实验对此验证过。我环球旅行过,我并没有掉下去。
宇宙在比一秒还微小得多的时间里膨胀了10的30次方倍。它产生了一个非常巨大的均匀的宇宙,我们是极早期宇宙的量子起伏的产物。
广义相对论和宇宙膨胀的发现,粉碎了永远存在并将永远继续存在的宇宙的古老图像。广义相对论自身不能回答宇宙学的核心问题,为何宇宙如此这般。然而,如果广义相对论和量子论相合并,就可能预言宇宙是如何起始的。
我们观察到,宇宙的膨胀在长期的变缓之后,再次加速。对宇宙的未来还无法确定。它会继续地无限地膨胀下去吗?暴胀是一个自然定律吗?或者宇宙最终会再次坍缩吗?宇宙学是一个非常激动人心和活跃的学科。我们正接近回答这古老的问题:我们为何在此?我们从何而来?
谢谢各位。