宇宙到底从何而来?是否真的存在上帝?大科学家霍金是如此解释的

从古到今
无数人都在思考一个问题
我们来自哪里
是谁创造了我们
如果有人创造了我们
那么
又是谁创造了他们和我们这个宇宙
这样的问题似乎无穷无尽
而且已经超出了人类所能理解的范畴
至今也没有一个明确答案
对于研究宇宙论和黑洞的物理学家霍
金他其实也思考过这个问题
并且还给出了自己的解释
这个问题在他的最后一本注重
巨大问题的解药回答之中给出了解答
今天我们就来看看
霍金是如何解释宇宙起源问题的
需要说明的是
本期视频的制作难度很大
因为这涉及到一个终极命题
我会使用自己的理解
尽可能还原霍金的观点
让我们开始这场神奇的旅程吧
在我们对这个世界和宇宙
知之甚少的时候
人们无法理解世界的由来
宗教
则充当了回答这些问题的主要角色
不论是东方还是西方的宗教
他们都认为
宇宙的至高无上者是一位人格化的神
是他创造了我们的世界及所有的一切
并且这位造物主
还时时刻刻关注着我们每一个人
对于研究天体
物理和宇宙论的物理学家们
他们显然有另一套解释
霍金就是其中的一位
2010年英国的太武师报
头版头条刊登了一篇报道
上面配了一张米开朗基罗的名画
创造亚当
标题是霍金说上帝并未创造宇宙
并说了一个霍金的著名观点
就是现代物理学在宇宙的诞生中
没有给上帝留下任何位置
以此来批判霍金对上帝论的不屑
因为当时正值教皇访问英国的前夕
对此霍金解释说
他对于宇宙起源的研究
其实并不是为了证明
或者是反驳上帝的存在
而是要找到解释我们宇宙
产生的合理框架
并从科学上自圆其说
在古代人们对天空中的奇观不理解时
往往将其归功于神迹
比如当时的日实现象
人们对太阳被突然遮住感到困惑
认为是神圣的时刻
是天神显灵
但古希腊的一位天文学家阿里斯塔克
他通过天文测算发现日食不过是太阳
地球和月亮
运行到一定角度形成的现象
这就说明很多我们不理解的宇宙现象
其实
都可以通过物理定律或数学公式
去推倒出来
之后他又想
整个宇宙
是不是也是一个受物理原理和定律
制约的机器呢
只是他的想法过于超前
不被人理解
随着物理学的大爆发
地球上的很多现象
都得以用物理定律来解释
而且人们发现
一个物体在地球上的运动
其定律还适用于宇宙中的一切运动
这说明这些物理定律具有朴实性
人们不必前往到一个遥远的星系
或者是亲眼看到某个天体
也可以准确测算出他的运动轨迹
所以这就出现了一个问题
如果宇宙之中的所有事情
都可以用定律来解释
那么上帝或者是造物主有什么用
霍金认为
我们完全可以把上帝定义为
自然定律的化身
但是这就违背了很多人的意愿
因为这并不是他们心目中的上帝
他们认为上帝必须要像人一样存在
至少具备人格化的特征
而且还要和他们产生联系
因为当你仰望星空
感叹到人的一生对于整个宇宙来说
是多么的微不足道
地球生命及所有的一切
是多么的偶然和难以置信
这样我们很难不认为
有一位至高无上的神
创造了这一切
但是对于研究宇宙论的霍金
他认为宇宙是自发的
从无中创伤出来的
而这个推断是根据科学定律得出的
有人觉得你又没有看到宇宙的开端
你凭什么认为他之前是什么样的
现代物理学和天文学的发展
让我们知晓
只要得知某一时刻宇宙的状态
就可以反推出宇宙最早的状态
这就是为什么很早的时候
我们并没有发现冥王星
但是根据观测其他行星的运动轨迹
推算出那里必然有一颗星球的存在
还有很早的时候就有人计算后得出
宇宙应该有一个类
似于黑洞一样的质量和密度到
极限的天体
经过了几百年
我们最终证实了黑洞的存在
而后来人们提出了暗物质
暗能量虽然尚未被证实
但他们都有被证实的一天
这些都说明了
物理定律在整个宇宙中
是普遍发生作用的
只要我们掌握了
我们就可以发现我们不知道的东西
宇宙的起源也是一样
所以如果我们能够推倒出早期宇宙
甚至是宇宙之前的样子
那么就会知道
宇宙是否需要一位上帝
来推动这一切的发生
不管宇宙有多么复杂和庞大
创造一个宇宙其实只需要三种
成分首先是物质
就是有质量的东西
比如我们看到的土壤
石头灰尘
冰还有气体
这些成分在宇宙中无处不在
第二种成分就是能量
这是你看不到但是能够感受到的东西
比如光和热
看到遥远星空中一颗闪亮的星星
你也知道
那是来自于无限星空中
一颗能量巨大的恒星发来的能量
能量能够渗透宇宙
让宇宙充满活力并不断变化
能量在宇宙中也是无处不在
这样我们有了物质
有了能量
但是还需要第三种成分才能创造宇宙
那就是空间
很多很多的空间
如果让你说出宇宙的几种特性
你会说出庞大
无限可怕
美丽等各种各样的词
但是唯一你不会说的词就是狭小
因为我们使用最先进的天文望远镜
不论往哪个方向望去
看到的都是空间无尽的空间
即使我们已经能够看到138亿光年
远的星光
但那里也远远不是星空的尽头
所以有了质量
能量和时空这三种成分就能创造宇宙
那么这三种成分是如何来的呢
如果他们不能自发产生
就说明需要一位上帝一样的存在
来推动这一切的发生
这是因为我们有了爱因斯坦
才让人类对这一时空极限问题
有了清晰的认识
爱因斯坦意识到
制造宇宙所需的两种成分
质量和能量本质上是一种东西
也就相当于一枚硬币的正反面
他著名的智能方程是1
等于 mc 的平方
完整的描述了这两种成分的关系
也就是质量可以被认为是一种能量反
之亦然现在我们可以说
创造宇宙只需要两种东西
能量和空间
而科学家通过数十年的观测和分析
找到了答案
能量和空间就是我们称之为
宇宙大爆炸的事件中产生的
是大爆炸之后遗留下的痕迹记
对宇宙微波背景辐射的捕捉得来的
这是一个非常天才又非常大胆的理论
也是目前对宇宙起源
最有说服力的一个理论
最早是在1932年
由比利时的牧师勒梅特提出的
在当时爱因斯坦是不认同这种理论的
所以在广义相对论中
爱因斯坦引用的宇宙常数是静态的
而不是膨胀的
直到著名的天文学家
艾德温哈伯发现了红仪现象
既遥远的星光都在离我们远去
而且还在加速远去
这才证明了宇宙是在不断膨胀的
这之后
爱因斯坦承认自己犯了一个错误
但这也证明了广义相对论的正确
因为只要爱因斯坦当年把宇宙常数
稍加调整
就能用广义相对论推导出
空间正在加速膨胀的结论
所以我们可以认为
目前的宇宙
就是在138亿年前的某一刻
突然膨胀后形成的
这就像是一个气球被不断吹大
吹了138亿年
而且还没有停止的迹象
很多人不理解的是
如果宇宙真的是这样来的
那么是谁在那一刻吹了这个气球呢
一定是有一位像上帝一样的人物
而霍金说
宇宙大爆炸的神秘之处在于
如何解释这些不可思议的能量
伴随着时空的膨胀充满整个宇宙
宇宙如何能够无中生有
因为我们
总是倾向于认为
所有的事物都是从有而来
而不可能从无而来
无中生有就是不符合常理
不符合人类的思维
但秘密在于
我们的宇宙有一个最奇怪的事实
虽然我们还没有正视他
但是物理定律要求其必须存在
这就是一种叫做负能量的东西
为了帮助大家理解这个概念
我们可以想象一下
在一个沙滩上
如果你想造一座小山
这座山代表宇宙
你需要干什么
你需要用沙子来堆积这些山
但是你不只建造了一座山
你还在沙滩上挖了一个洞
用这个洞里的沙子造了这座山
挖出的洞就是这个宇宙的副版本
这就是宇宙开端背后的物理原理
即大爆炸产生了大量的正能量
但同时也产生了很多的负能量
他们相加总是为零
这一切都是完美和平衡的
有人会问这些负能量从何而来
霍金说除非你对数学有过研究
不然很难理解
这些负能量就来自于时空本身
因为正能量让所有心系远离负能量
让所有星系之间相互拉扯
在数学上
这样的叠加为零
是一个事物的正反两面
这意味着如果宇宙叠加起来为零
那么
根本不需要一位上帝来创造这一切
宇宙本身就可以自发的
从无到有的诞生
宇宙就是彻彻底底的免费午餐
因为有的另一面就是无
当宇宙在未来的某一天停止膨胀
就是负能量开始发挥作用的时刻
所有的一切又将开始探索
直到回到原点
这一切会反复发生
我们知道的宇宙是自发
创造的那么有人会问
是谁触发了这一切呢
大爆炸的物理定律是谁设置的
我们需要一位上帝预先设置
可以使大爆炸得以爆炸的原理吗
我们的经验告诉我们
任何发生的一切
必须有某些发生在较早的事情引起
但是当我们引入一个概念时
就可以理解这一切了
这个概念就是时间
因为在宇宙大爆炸发生的瞬间
发生了一件非常关键的事情
那就是时间开始了
时间到底是什么
这个概念对理解宇宙至关重要
比如将一个时钟扔进一个黑洞
因为黑洞的引力是如此强大
不仅会扭曲光线
还会扭曲时间
当时钟越来越接近黑洞
他的时针开始越来越慢
这说明时间开始减速
直到他进入黑洞内部
时针会完全停止
这说明在黑洞内部时间不存在
所以宇宙在大爆炸之前
就像是黑洞内部一样
时间是不存在的
而时间就是消除宇宙在诞生之前
对大设计师的需求
因为大爆炸之前没有时间
所以你不可能到达大爆炸之前的时刻
你想找到宇宙大爆炸的原因
但是却没有时间让一个原因存在其中
这意味着就没有造物主的存在
也就没有时间让上帝创造宇宙
因为有万有引力这样的定律
宇宙可以
而且会从无到有创造自己没有必要
也没有理由
需要一位上帝来启动红色的
爆炸按钮
在上一章节中
霍金说明了
宇宙
并不需要一位上帝一样的人物来创造
那么
我们来看看霍金是如何说明宇宙及所
有的一切是如何来的
人类和其他动物的区别在于
人类的思维具备非凡的广阔性
即使我们处在小小的地球上
我们也可以让
思维遨游在整个宇宙之中
只是我们如何用有
限的思维来理解无限的宇宙
在以前
人们因为无法突破宇宙起源的问题
所以认为宇宙是永恒的
比如希腊著名的哲学家亚里士多德
他已经是那个时代最聪明的人之一了
但是他也只能认为宇宙是永恒的
因为这样就可以避免
必须引用神力来创造宇宙的观点
后来的物理学家
也有很多支持宇宙永恒学
说的这个理论叫做宇宙很稳态
也就是宇宙是无限的
永恒的
不存在起点也不存在终点永远存在
但是通过后来的观测发现
这种理论有很多原则性的问题
并且与天文观测的事实不符
因此
还无法撼动宇宙大爆炸理论的根基
成为宇宙诞生的标准模型
所以如果宇宙有一个开端
在这之前发生了什么
为什么宇宙在开始之前要等待
无限的时间
网易相对论告诉我们
宇宙中的时间和空间不是绝对的
而是动力学的
是由宇宙中的物质和能量
所塑造的一种量
他们只有在宇宙之中才能被定义
所以宇宙开端之前无法定义
而我们去思考宇宙开端之前的事情
就是在定义一件不能被定义的事情
现代物理学经过了细致的观察
已经发现
心细在整个宇宙之中
大致是分布均匀的
有些区域会比较浓密
有些比较稀薄
而且还有一些是空洞
但总体而言
心细是平均分布的
如果这些星系因为时空的膨胀
变得越来越远
那么说明
他们在大约100亿年前
曾经一度非常近
时间再往前一点
大约130亿年前
宇宙万物都处于时空中的一点
有一种理论是
如果拥有一台超级计算机
知道宇宙中
所有粒子在某时刻的位置和速度
就可以计算出
这些粒子在过
去或将来的任何时刻的数值
那么我们不仅可以知道宇宙的开端
还能知道宇宙的未来和终结
但后来人们发现
在自然定律中
似乎存在一定的随机性和不确定性
我们不可能同时预测一个例子的位置
和速度宇宙具有不确定性
最遭到了爱因斯坦的反对
也说了一句著名的话
上帝不治骰子
但后来的证据显示
如果有上帝
那他就是一位地地道道的赌徒
只是因为宇宙足够大
所以治骰子的行为就被平均了
那么就说明宇宙的未来不可预测
换句话说
宇宙在过去制骰子的过程中
有过很多个历史
这就是理查德费曼的平行宇宙理论
他认为因为在量子理论中
每次进行量子测量时
宇宙都会分割出一堆新的宇宙
只是如何将广义相对论
和量子理论统一起来
这是一个关键的工作
这样
我们才有可能描述宇宙中发生的一切
不管怎么样
宇宙拥有一个开端是大概率的事情
因为 wmap 各项异性探测器
精确测量了宇宙
大爆炸后残留了辐射热
并绘制了一张跨度长达930亿光
年的宇宙微波背景模型
这个模型显示了
宇宙在大爆炸后
38万年的微波辐射分布
并给出了宇宙近似精确的年龄
137正负2亿年
这张宇宙全景图
实际上是早期宇宙的一种化石记录
而且观测还显示了
宇宙不论往哪个方向看
几乎都是平滑的
差异性仅为十万分之一
虽然广义相对论告诉我们
空间是弯曲的
这说明我们所观测到的宇宙
仅仅是真实宇宙弯曲
表面上非常非常小的一部分
才能达到这种平滑性
而当宇宙膨胀到一定时间
当我们在宇宙中的任何一个地方
都看不见任何星光的时候
就是宇宙密度低于临界时的时候
宇宙将会变得越来越虚空
越来越寒冷
所有的恒星都将燃烧殆尽
就像一束巨大烟花的余晖渐渐消失
整个宇宙将在负能量的作用下
往内瘫缩
直到回到一个原点之后会再次膨胀
在新的膨胀之中
还会不会诞生像我们人类一样的生命
我不知道
也许我们的宇宙
只是存在于无数宇宙紫及中的一个
我们能够诞生在现在这个宇宙之中
是非常神奇和幸运的
在最后啊霍金说到了
我们能够诞生在这个宇宙之中啊
本身就是神奇的
但是
如果这个宇宙没有我所爱且爱我的人
那么这的确会是一个空虚的宇宙
没有这些
那么宇宙的一切奇迹对我来说
都毫无意义

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作者:单龙网
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