其他意见(4)我们能创造一个宇宙吗?——齐亚·梅拉利访谈录
如果你经常阅读有关物理的科普文章,那你肯定或多或少地读过齐亚·梅拉利(Zeeya Merali)的大作。她曾为《科学美国人》、《新科学家》、《发现》(Discover)和《自然》等杂志撰文,还与BBC(英国广播公司)和NOVA(美国公共广播公司旗下的科学纪录片系列)等媒体合作播送过科学报道。齐亚有一门独门诀窍,即便她报道的是高度推测性的观点,其内容也不会落入俗套的哗众取宠。她是我最喜欢的作家之一。
我和齐亚取得博士学位的时间相近,她是2004年,我是2003年。可是我从来没有真正地完成从科学研究到科学写作的转变,结果现在两边都是半吊子;而齐亚则不同,她在取得博士学位之后成功地转向了科学新闻领域。她还为基础问题研究所做了大量宣传工作,我是该研究所的成员之一,所以我们在过去几年见过几次面。2017年,齐亚出版了她的第一本书《小房间里的大爆炸:创造新宇宙的探索》(A Big Bang in a Little Room:The Quest to Create New Universes)1,书中讲述了物理学家对于如何创造宇宙的探索——也许有一天我们真的能做到这一点。
前文提过,目前最流行的关于宇宙起源的理论,即暴胀理论认为,我们周遭的一切都来自弥漫在宇宙中的假想暴胀子场的量子涨落。如果这个场存在,我们就可以在实验室中再现类似的创世事件,孕育出一个婴儿宇宙。这个新生的宇宙将迅速成长,并与我们的宇宙分开,就像一滴水从水龙头中流出一样。从外面看,新生的宇宙在很短的一段时间内就像一个小型黑洞,然后它会在瞬间消失。我们永远不会知道有没有人居住在那里,也不会知道那里发生了什么。
创造这样一个婴儿宇宙需要将大量能量集中在一个很小的空间内。在可预见的未来,这是不可能的,但也许有一天会成为可能。要知道,物理学家目前还不了解空间和时间的量子行为。如果空间和时间也会经历量子涨落,那么婴儿宇宙就可以自发产生,而不需要集中大量的能量。再次强调,这是因为在量子理论中任何可能发生的事情最终都会发生。如果时空可以产生婴儿宇宙(从数学的角度来看,这完全说得通),那么时空就会在某一时刻的某一地点真的产生一个婴儿宇宙。
我本打算去伦敦拜访齐亚,但是从2020年年初开始肆虐的新冠疫情让我的旅行计划彻底告吹。在撰写本节内容时,也就是2021年5月,英国依然要求来自德国的游客在入境之后隔离10天,并且其间还要做2次核酸检测。相对于我以往比较习惯的当天往返来说,这不仅很麻烦,而且相当昂贵。我希望当你读到这篇文章的时候,口罩、隔离和封闭边境这样的词汇已经从我们的记忆中慢慢消散了。但此时此刻,随着截稿日期逐渐临近,我只能在Skype网络电话上面邀请齐亚线上访谈。
在例行检查我们能否听到对方说话之后,我又一次问出了那个问题:“你信教吗?”
“这个嘛……”齐亚答道,“我刚刚结束了为期一个月的斋月禁食,所以你觉得呢?”于是我继续询问,她是否认为有一天科学家真的可以在实验室里创造出一个宇宙。
“我怎么会知道?”齐亚笑着说:“我只是一个写报道的人。当我刚开始接触这一问题的时候,我只是觉得这是个奇怪而有趣的想法。我很喜欢可以提出问题的感觉,这让我可以深入地思考它。而这不仅仅是一个疯狂的想法,它有着悠久的历史。阿兰·古斯写过,安德烈·林德也写过,而他们之所以会思考这样的问题是因为,他们真的试图了解过宇宙是如何起源的。这是有科学依据的。他们以及其他很多人都证明了,创造一个宇宙需要的能量是有限而非无限的,于是这就变成了一个工程问题,一个非常复杂的、未来主义的工程问题,但理论上是可以实现的。这让我感到震惊和兴奋。但实际上可行吗?我对此表示怀疑。”
根据最乐观的估计,创造一个新的宇宙需要的能量大约与10千克的质量相当(E=mc2)。这些能量是宇宙的启动资金,一旦落实,宇宙自身就能创造出更多的能量,因为膨胀的时空并不遵守能量守恒定律[1]。
10千克听上去好像没多少——但是你要想一想,即使是世界上最大的粒子对撞机,现在也只能撞撞粒子。粒子对撞机中的质量当量差不多比形成宇宙所需的质量低了24个数量级,在温度上也相差大约10个数量级。如果我们对宇宙起源的理解没有出错,那么理论上我们可以再现任何事物。但是在实践中,我们短期内还做不到。
齐亚告诉我:“我和那些真正参与研究如何创造宇宙,并为之奋斗了数十年的人聊过,他们是发自内心地认为成功的那一天终将到来——他们很可能是对的。他们中有些人为此描绘了一幅非常浪漫的场景。但对我来说,光是这件事可以实现本身就已经令我心潮澎湃了。”
齐亚说,在刚开始写那本书的时候,她打算从科学的角度来切入这个话题,她想知道到底需要什么条件才能真正创造一个宇宙。但她的出版商认为这并不是故事中最有趣的内容。
“他们问我:‘你对伦理、宗教以及道德这几个方面有兴趣吗?’我当时还感觉有些奇怪,”齐亚回忆道,“因为在为科学杂志写专题文章的时候,你通常不会写这些内容——你只会写对科学知识的不懈追求。但是出版商却说:‘对我们来说,这才是这本书的精髓所在。’我心想:‘等等,他们居然允许我谈论我真正感兴趣但在学习和工作中一直努力摒除的内容!’无论是作为一名科学家还是一名科学记者,你都不会愿意自己的脑门上贴着‘古里古怪’的标签,这些在科学领域都是不能涉足的禁忌话题。然后我想:‘好吧,要不我先问问那些科学家,看看他们是怎么想的。’”
结果齐亚发现,科学家对于工作中遇到的不那么科学的方面似乎比她想象中的要宽容得多。
“其实我以为科学家会对这个话题感到尴尬,然后不愿意跟我聊,”齐亚说,“所以我打算找一些神学家来讨论那些‘古怪’的内容。但我跟科学家聊起来后却惊讶地发现,他们对于这些问题同样思考了很多:如果我们可以创造宇宙,那我们的宇宙是否也有创造者?你能分辨出来吗?你对有可能在你创造的婴儿宇宙中诞生的生命负有怎样的道德责任?还有一些他们在研究宇宙学、基础量子物理甚至量子引力时无意中遇到的其他发散的问题:宇宙需要有意识吗?我们是否都被嵌入了一个无所不包的更大的‘意识场’?我们有自由意志吗?他们从来没有在公开场合谈论过这些事情,甚至有的问题他们在同事之间都没有讨论过。那些科学家中有的是无神论者,有的看起来像是无神论者,还有一些算是不可知论者,我们讨论的话题也不一定是与宗教相关的,但是多多少少沾了点儿玄学的味道。”
她又补充了一些例子:“宇宙学家安德烈·林德反复提到,宇宙是否必须只有被观察到才能让时间开始在宇宙中流逝,无论观察者是某种‘超意识’还是一个无生命的记录设备?这是他在思考量子引力和早期宇宙时产生的想法。因证明了宇宙如何通过量子涨落无中生有而知名的物理学家亚历克斯·维连金(Alex Vilenkin)澄清说,所谓的‘无’指的是既没有时空也没有任何物质——但他对量子定律的起源感到好奇。所以宇宙并不是真正从‘无’中诞生的,因为物理和数学先前就已经存在了。”
“物理学家不仅愿意谈论此类话题,而且还为此而感到如释重负,因为他们此前都没有机会谈论这些。一位名叫徐一鸿(Tony Zee)的物理学家告诉我,他年轻的时候曾经很喜欢提那些‘重大问题’,但是却遭到了一位前辈的痛斥。从那以后,他就开始在公开场合对这些话题保持沉默。”
还有安托万·苏亚雷斯(Antoine Suarez)。“他的研究领域是基础量子力学和自由意志,”齐亚解释道,“他很忠于自己的宗教信仰,因此对量子力学应该是什么样子有着牢不可破的信念。他坚信,量子力学一定是决定论的,因为上帝无所不知,所以不确定性根本不存在。他设计的实验在很大程度上是由他的宗教信仰所驱使的。”
但是实验结果并不支持苏亚雷斯的信念,自然本质上并不是决定论的。“基于那次实验的结果,他改变了对上帝的理解,主要是对上帝全知全能意味着什么的理解。”齐亚显然对此印象深刻。
“你为了讨论‘古怪的内容’而找来的那些神学家说什么了?”我问道。
“我最终没有把他们的言论写到这本书里,”齐亚说,“在采访的过程中,当我问到他们有关伦理的问题时,他们的回答相当严谨。这种态度会以一种好笑的方式,毁掉这本书的精神。”
“但是当我向科学家提出同样的问题时,我得到了非常真诚的回答——他们之所以如此坦率,是因为这些问题深入科学的核心,”齐亚解释道,“他们说了一些相当私人的事情,还向我表达了困惑,承认他们有时候不知道该如何思考。我不想在书里接着写神学家说:‘实际上,这是思考多元宇宙伦理或是其他什么东西的正确方法,当你从逻辑上进行思考的时候,就会发现科学家关于哲学和伦理的说法并不是很理性,而且没有意义。’我希望这些科学家能够大胆发声,因为他们身处其中,所以他们的话更有价值。我想了解清楚他们已经思考了很久的疑惑。”
我想我明白她的意思。“我觉得物理比道德和伦理更加颠扑不破,”我说,“我的意思是,我不知道两千年后的人会如何看待伦理和道德,但他们还是会沿用今天的计算方法。”
“没错,”齐亚说,“有鉴于此,如果我一定要听取某些人的意见,那我肯定要找那些参与其中的人。我想有趣之处在于,他们对物理问题相当严谨,但是在很多方面又会自然而然地变得非常感性而富有哲理。就像我们其他人一样。他们有着同样的问题和疑惑。他们并非无所不知,并且也很乐意承认这一点。我真的很想把他们这种兼容并包的精神写进书里,因为我觉得有的人会觉得科学把一切问题盖棺论定,但这群人会说:‘这个问题我答不上来。’他们对此非常谦虚,我希望所有人都能知道这一点。”
“我经常觉得我们在基础物理学中对哲学和精神层面的东西讨论得不够多,”我说,“尽管这些对物理学领域的许多人来说都非常重要。”
齐亚点了点头:“我不认为人们总是能自己意识到这一点,甚至有些人还觉得这意味着失败。但我不觉得这是失败。我认为,既然已经选择投身于某些激情和使命,那么自然就会遇到这样的情况。”