这张插图解释了“气泡”平行宇宙的概念。在这里,我们的宇宙(图左)并不唯一,某些科学家认为,每时每刻都有新的气泡宇宙出现,偶尔还会挤到我们的宇宙。图片来源:NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
1991年,一篇提出“在实验室中创造宇宙”的论文遭拒稿,但由此引发的相关争论和思考却从未停止。我们真的准备好成为造物主了吗?
撰文 Zeeya Merali
翻译 夏烨
校对 张士超
在学术写作中,幽默得有伤风化而遭到口诛笔伐的物理学家并不常见,但1991年,斯坦福大学的宇宙学家 Andrei Linde 却因此遭了殃。
当时,Linde 向
Nuclear Physics B
提交了一篇名为《创造宇宙的艰难艺术》(
Hard Art of the Universe Creation
)的论文草稿。他在文中勾勒出了在实验室中创造宇宙的可能性——一个完整、全新的宇宙,某天这个宇宙中甚至会形成恒星、行星和智慧生命。在文末,Linde 提出了一个看似十分轻率的假设,即我们的宇宙本身可能由是外星“物理学黑客”草草拼凑而成。审稿人拒绝了这个“上不了台面的笑话”,他们担心这篇文章会触怒宗教人士,让人以为科学家妄图窃取上帝的创世之功。Linde 修改了这篇文章的标题和摘要(然后发表了),但却坚持认为,我们的宇宙可能是某个外星科学家创造的。他告诉我:“我不大确定这只是个笑话。”
四分之一个世纪后的今天,创造宇宙(cosmogenesis)这个概念似乎没那么可笑了。我曾到世界各地,拜访把这个概念当真的物理学家,还有甚至已经勾勒出大致蓝图、说明人类或将如何创造宇宙的科学家。Linde 的审稿人当年的担忧或许不无道理,但他们问错了问题,
问题的重点不是创造宇宙会触怒谁,而是如果创造宇宙真的可行,会产生什么后果,我们该如何处理神学上的影响,难免犯错的人类“创世者”又要承担哪些道义责任?
多年来,理论物理学家都在苦苦寻觅相关问题的答案,因为能否创造宇宙是宇宙起源研究的一部分。20世纪八十年代,美国马萨诸塞州塔夫茨大学的宇宙学家 Alex Vilenkin 想出一个办法——在没有时间、空间和物质的状态中,运用量子力学理论创造出一个不断膨胀的宇宙。
量子论中有一条公认法则:成对的粒子随时都能从真空中自发生成。Vilenkin 将这个理论向前推进了一步,他认为,
利用量子规则,就能在虚空中制造出有动量的微型气泡空间,而动量会让其膨胀至宇宙规模。
因此,我们的宇宙可能只是按照物理定律,顺其自然地出现了。对 Vilenkin 来说,这个结果回答了“宇宙大爆炸之前什么样”这个问题:一片虚无。很多宇宙学家都同意,宇宙的诞生并非创世者的功劳,不管这个创世者是不是神。
在与此截然对立的哲学派系中,我见到了加拿大阿尔伯塔大学物理学家、福音派基督徒 Don Page,他因早前与霍金一起研究过黑洞的本质而闻名。Page 的观点十分明确——上帝从“无”中创造了宇宙,即无中生有。与之相反,
Linde 设想的宇宙起源如果成立,物理学家就必须能在高科技实验室里,用一台比日内瓦的大型强子对撞机(LHC)更强大的类似设备造出自己的宇宙。
这需要一种名为单极子的粒子来当“种子”,但科学家尚未发现单极子,只是假设其存在于某些物理学模型中。
理论上,如果我们能向单极子中注入足够的能量,它就会开始膨胀。但膨胀的单极子并不会在我们的宇宙空间中变得越来越大,而是会扭曲加速器中的时空,创造出一个微小的虫洞隧道,进而形成独立的空间区域。但在实验室里,我们只能看到虫洞的入口,在我们看来,这就是个迷你黑洞——一个因为规模太小而人畜无害的黑洞。
但如果我们能进入这个虫洞,我们会穿过入口,进入自己刚刚造出的、正在快速膨胀的子宇宙。
如果我们能够进入虫洞,就会进入子宇宙。图片来源:youtube/The Little Bang Theory
Page 称,我们没理由相信,最顶尖的“物理学黑客”能像变魔术一样,无中生有地变出一个宇宙。Linde 对宇宙起源的看法或许听起来很大胆,但本质上还停留在计算层面,因此 Page 并不觉得自己的信仰受到了威胁。再说,创造宇宙也未必能推翻现有的神学论点。
反过来思考这个问题,我开始好奇,仅仅是思考将来创造出可供智慧生命居住的宇宙会造成怎样的影响。我在自己的著作《房间里的大爆炸》(
A Big Bang in a Little Room
)中曾讨论过,当前理论认为,我们创造出新宇宙后,无法控制其进化及任何其中的居民可能遭受的苦难。这样的话,人类不就成了既不负责任又无所顾忌的神?我向 Eduardo Guendelman 请教了这个问题,Guendelman 是以色列本·古里安大学的物理学家,在20世纪八十年代建造了宇宙起源模型的建筑师之一。我发现道德问题并未让他感到丝毫不安,这让我很惊讶。Guendelman认为,
思考创造子宇宙需要负哪些责任的科学家,就像犹豫要不要生孩子的父母。他们都知道,自己将赋予他们苦乐参半的一生,这是无可避免的。
其他物理学家则更谨慎。日本山口大学的 Nobuyuki Sakai 是提出磁单极子可用作子宇宙“种子”的理论家之一。他承认,创造宇宙是个棘手的课题,因此,将来人类应该共同为这个问题发愁。但在当前,他并不觉得自己要为任何伦理问题所困扰。尽管酒井信行的运算可能会让创造宇宙成为现实,但他也指出,
几十年后,我们才有可能做得出这样的实验,现在担忧伦理问题还为时过早。
我接触过的物理学家中,很多人都不愿让自己陷入这种潜在的哲学窘境。因此我向牛津大学的哲学家 Anders Sandberg 求教,他正在研究在计算机模拟中创造有知觉的人工生命,在道德上会造成怎样的影响。Sandberg 认为,任何形式的智慧生命繁衍都有其固有意义,这样一来,创造宇宙或许就真的要承担道德义务了。
回顾我和科学家及哲学家的多次交流,我断定,
Nuclear Physics B
编辑的行为对物理学和神学都有害无益。除了让一场重要的讨论胎死腹中,他们微不足道的审查毫无用处。而真正的危险在于,
这种行为在两个阵营之间营造出了敌对的氛围,让科学家由于害怕业界的嘲笑和报复,不敢将其工作的宗教及伦理后果据实以告。
尽管我们不会很快就开始创造子宇宙,但各研究领域的科学家必须要有阐明其研究后续影响的自由,不必担心引起众怒。宇宙起源是测试该原则的一个极端案例,而在人工智能和新型武器的近期前景中,类似的伦理问题已经迫在眉睫。正如 Sandberg 所说,
科学家对哲学问题退避三舍,害怕因为离开擅长的领域而被视作异类,这虽然情有可原,但谁都不想看到科学家因此在真正重要的事情上三缄其口。
在我和 Linde 聊了一天上帝、宇宙和人造子宇宙的本质,正要离开他在斯坦福大学的办公室时,他懊悔不已,指着我的采访笔记说:
“如果你想让我身败名裂,你的料已经备足了。”
我拜访的很多科学家对此都有共鸣,不管他们在世人眼中是无神论者,不可知论者还是虔诚的教徒。讽刺的是,这些科学家如果能像和我交流一样,和他人坦率地分享自己的想法,他们就会知道,
自己并不是同事中的异类,还有人也在思考某些关于人类存在的关键问题。
译注:文章中提到的几种宇宙起源模型是上世纪提出的。随着现代宇宙学的发展,这些模型被发现存在或多或少的问题。比如,通过单极子等拓扑缺陷产生暴胀的模型已经被 WMAP、PLANCK 等宇宙学实验排除。虽然模型的变种现在可能还存活着,但已不是主流。
原文链接:
https://aeon.co/ideas/the-idea-of-creating-a-new-universe-in-the-lab-is-no-joke
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