宇宙的另一边?
科纳会议上既没有媒体也没有公关人员,也没有产生任何东西。没有事先介绍发言的内容,也就是说,没有正式分发文件。因此...外面很少有人知道我们在那个热气腾腾的熔岩隔离的地方谈了些什么。我渴望听到外面天文学大圈引起的轰动——但我什么也没听到。在这三个月里,我去过欧洲和澳大利亚,和那里的科学家聊天,但是没有提到科纳会议,没有提到巨大的“煎饼”,没有提到宇宙的快速运动,更没有书面报告。在这一点上,我真的怀疑这将是一个集体错误。大雪纷飞的俄罗斯,科纳会议如梦如幻。梦中的宇宙怪物站在代表真理的幕布后面,向他们投去令人不安的一瞥。帷幕落下,疯狂宇宙的噩梦还在继续。也许皮布尔斯是对的,它没有任何意义。
科学如此,宇宙学也是如此。有些人会不遗余力地建造大教堂,有些初出茅庐的无知之人会因为意见不同而毁掉它。在我看来,作为一名科学家,他的工作本身就包括不断地把自己暴露给那些最能伤害你的人,暴露给那些一眼就能看穿你,把你批评得体无完肤的人——你的竞争对手。科学要靠把个人得失碾成粉末才能进步。山大哥的前半生是在不断建造一座时间和距离的“大教堂”,后半生是用来支撑这座建筑不被摧毁的。充满暗物质的“暴胀”宇宙论,也可以说是前人建造的“大教堂”。会不会被“七武士”之一的艾伦·德雷斯勒(Allen dressler)所谓的能引起天体运动的“巨型引爆器”摧毁?我们不知道,人也是晕的,不好赌。
很多天文学家都不愿意在科纳会议上跳上塔利、“七武士”或者其他疯子的彩车,屈从于任何一方。要证明那些异想天开的想法需要长时间的努力。例如,有必要探索南部天空,因为南部天空中现有的几个星系脉与北部天空中的根本不匹配。“七武士”的检测、分析和结果只是基于别人的数据,缺乏第一手数据的有力支撑,只能算是从一个小茅屋作坊里走出来的。不久,七武士内部发生了争吵。事实上,他们的数据就像我们看到的天空一样,一片模糊。宇宙学家对自然和智慧有不同的看法。
读者可能会觉得真理常常在自己面前晃动,然后突然就被拖走了。在这一点上,没有人会抱怨你这样想。如果所有的理论都被证明是错误的,为什么一开始还要学习它们呢?一个阴沉的冬天,在莫斯科的一间办公室里,Zeldovich打下了坚实的基础。他谈到了超弦。“在物理上,我们真的得到了一些东西,”我说,我的食指在我的鼻子前晃动。“即使存在十维超弦,我们所了解的也不会被完全否定。科学探索过的,永远不会回到未知。”伍迪·艾伦的婚姻也像另一个女人一样以失败告终,但那些女人都比对方强。宇宙学一次次失败,却一直向上发展。科学,不像阿普等人想的那样,不会倒退:明天的头条可能更深奥。星系依然会是量子涨落造成的,暗物质依然会拥抱宇宙,观测者依然会在天空中悄悄“挖掘”惊人的东西。理论家的头脑中也会闪现出带有难以言喻的美感和逻辑感的奇思妙想。这是一场伟大而精彩的演出。这场表演有停顿吗?
这些想法在我脑海里翻滚。一是想找一个更扎实的解释,二是想知道我的话该怎么结尾。于是,冒着6月165438+10月的小雨,我驱车前往巴尔的摩,去听桑达奇职业生涯的最后一次重要演讲。
桑德奇已经完全成了一个流浪汉。离开圣地亚哥后,他去了夏威夷大学,然后去了英国和中国,然后去了巴尔的摩,在约翰霍普金斯大学担任客座教授,在太空望远镜科学研究所担任检查员。科纳会议的余热恐怕要等到下一轮全新的论文发表后才能散去。于是,一次偶遇,山大哥咆哮道:“天文学深不可测,你得到的都是各种观点,包括我的。哈勃常数是50,不管他们在会上怎么测。”
"是上帝变成燃烧的灌木告诉你的吗?"
“一个浸礼会牧师告诉我的,但他没说怎么做。”
这个聚会最初是为了庆祝哈勃诞生97周年。太空望远镜科学研究所原计划举行一次年度演讲来庆祝周年纪念。此外,根据美国国家航空航天局(美国国家航空航天局)的计划,就职演说将在哈勃太空望远镜发射一个月后举行,这标志着天文学的一个新时代。然而,就在科纳会议后两周,挑战者号宇宙飞船爆炸了。新时代被扔进了无底的深渊。这一次,山大哥的演讲,是一个连接新旧时代的影子——一个还在消逝,一个还没有浮现。
代表美国天文学未来的巴尔的摩太空望远镜研究所笼罩在挑战者号坠毁的恐惧和沮丧之中。学院位于约翰霍普金斯大学一侧陡峭的山坡上,巴尔的摩艺术博物馆在校园的另一侧。在博物馆大楼的顶部,由热粉色霓虹灯组成的汉字在雾中格外醒目,召唤着参观者。
博物馆的礼堂非常豪华,充满后现代风格。桑德奇站在一个角落里,有点焦躁不安。他穿着灰色西装,非常庄重威严,表情相当严肃。他说他有点紧张,但他似乎表现得很好,也很专注。他还抱怨水和米已经一天没有进了。
该说话了。他既紧张又兴奋,轻轻地向前走着,仿佛他的老朋友哈勃、巴德和赫马森都在他身边。"今天,天文学家正在做出许多令人难以置信的精彩结论."他平静地宣布。“今晚,我想告诉你一些非天文学家得出的精彩结论。不知道在太空望远镜上天之前,你能不能接受他们,相信他们。”
“我不确定我们有多大可能找到解决宇宙学问题的方法。这不仅是太空望远镜要实现的梦想,也是有文字记载以来全人类的共同愿望。”
接下来的演讲非常令人惊讶和独特。这是我听过的山大哥最精彩的演讲,也是所有科学家最精彩的演讲。但这里面没有科学成分,至少没有这本书里描述的那些东西:自转曲线、希格斯场图、大尺度结构数据等等。他只是提醒了大家技术数据飞速发展中容易遗漏的东西,告诉大家天文学确实在进步。行星极其古老,但它们不会永远存在。它们离我们极其遥远,但又不是无限遥远。他的话特别有说服力。宇宙学的真理并不隐藏在光与物质的比例中,也不隐藏在哈勃常数的数值中。伟大的科学就像伟大的艺术,存在于最明显的地方。伟大的真理应该镌刻在帕洛玛穹顶上,记录在人们的大脑里:恒星生老病死,星系生老病死,原子生老病死,粒子生老病死。甚至自然力,甚至“维度”本身,也是生与死的。
桑德奇鄙视超弦理论家是一种错误和讽刺,但他下面说的话无疑是正确的:天文学最重要的教训是,存在的本质是一个谜,一个最终的证明,一个人们更愿意玩弄却不太愿意揭示的秘密。宇宙学的任务就像古代神话一样:只是作为见证者。
“为什么有存在而没有虚无?”他小心翼翼地问,“在科学上,休可以问‘什么’、‘怎么样’、‘什么时候’,但‘为什么’属于哲学。今晚,我是科学家,所以没有办法回答这样的问题。”
“是的,创造的证据就在那里,”他低声狡黠地说。“是的,哈勃常数是50。然而,并不是所有人都同意天文学领域就是要毁掉天文学家取得的进步。”
他还暗示了一系列的名字:苏格拉底、柏拉图、亚里士多德、哥白尼、开普勒和勒迈斯特。“这些宇宙学家都是我们的先驱。他们知道答案,但不代表我们也知道。”
他又谈起了他心爱的哈勃。哈勃此刻是否站在远处的高处,清楚地知道发生了什么?“我们生活在黑洞里,与其他世界完全隔绝。我们只能想象哈勃是否真的在那个世界里,他是否在俯视我们,看我们如何确定他的常数。如果是这样,他一定在微笑,因为这个问题比我们知道的要复杂得多。”
宇宙是左还是右?哈勃知道。“我是由正物质构成的,不是反物质,哈勃知道,”——这句话似乎是个诅咒——“我知道为什么。”他停顿了一下,最后总结道:“如果是这样的话,那么我认为另一个世界的人可以回答人类问了几代人的问题。”他的话说完了,独自站在灯光圈里。台下,观众起立,热烈鼓掌。
桑德奇是他自己时代的人物,他的语气完全没有哈勃的傲慢。他在演讲中还向人们展示了老天文学家的照片,包括巴德、哈勃和沙普利。他提请注意照片中的所有人都在微笑。宇宙学是一项严肃的事业。他是对的。宇宙学是严肃的。宇宙学家整天关在冰冷的笼子里,像珠宝一样捕捉、筛选一颗美丽却无情的星球。如果我们不是宇宙学家,生命就失去了意义。也许有一天,桑德奇的原子,或者说是讲堂里的所有原子,会穿越太空,散开,在一颗尚未诞生的恒星上重新团聚,或者掉进黑洞,在那里,没有人会记得自己,记得此时的这个大厅,记得他说过的话,记得他在这里听到的宇宙学的精辟论断。宇宙唯一合理的前景只存在于我们的头脑中。接下来,我们会永远记住山大哥的样子:一个宇宙的讽刺者,犀利如刀,说话很快,带着冷幽默,站在讲台边缘,仿佛站在深渊的边缘,一只眼睛扫视着观众,探索着可能存在的问题,搜寻着铁证,另一只眼睛看向更远的地方。
在另一个世界有朋友的人。
与此同时,桑德奇所说的“艰苦工作”天文学仍在继续。1986年7月,理论家们聚集在阿斯彭,讨论如何修补自己的理论,或者通过宇宙弦理论来调和与科纳会议上“怪异”理论的关系。在一周的时间里,我写下了满满一本书的计算和论证:大爆炸或对称性破缺时爆发出来的致密能量管能否促进那些原始物质——暗物质或亮物质——形成星系或超星系团?讨论在室外大厅进行,法庭在野餐桌上“开打”。皮布尔斯传阅了一篇长文。前一分钟我坐下翘起二郎腿,然后站起来绕着院子走。“陪审团”仍然缺席,只在讨论宇宙弦时前来参与。
周末,皮布尔斯、施拉姆、斯蒂格曼、他们的妻子、女友和我,总共有65,438+00人和一个叫莫瑞斯的人一起学习烹饪。莫里斯是一名法国厨师,曾在瑞士学习烹饪。他又矮又快乐。我在阿斯彭拥有一套公寓,经营一家小餐馆。只要他支付一定的费用,莫里斯就会允许一小群人坐在他的砧板前,看他做饭,听他讲一整夜。他的助手会在旁边倒酒,让客人尽情地喝。我应该早点提到莫里斯。因为我第一次见到他的时候,从交谈中很明显他一直是阿斯彭宇宙学圈里不可或缺的人物。我打算跟踪莫里斯一段时间,了解他的活动,做些记录。但是希望很快就破灭了。整个晚上,菜刀和盛着调味品的碗都在你面前晃动,传来传去让大家闻一闻。还有热风、葡萄酒、水煮三文鱼、惠灵顿羊肉、用小火炖牛肉汤的甜面包、藏红花饭。总之,我吃了四道最好的法国菜和两块糖。记录下来的是,一切都是在华氏400度的烤箱里烤出来的,炉子的刻度盘和把手都不见了,里面塞满了破布。每道菜的食谱从1/4磅黄油开始。几个小时过去了,我们蹒跚着走了出来。天空布满了星星。施拉姆一眼就看到了游泳池,犹豫了一会儿,决定不跳进去。
第二天,皮布尔斯和我徒步爬上了山,来到了马伦贝尔斯附近的一个山口。夏天了,下雨了,我觉得冷。高地大片的草原被白雪覆盖,溪水奔流而下,速度太快,无法卷进去。往下走,皮布尔斯在两条曲折的山路之间找到了一条捷径,这条路被雪覆盖着。皮布尔斯不自然地笑了笑,屈膝,重心前移,优雅地滑下45度的雪坡,就像在特制的滑雪坡上一样。我坐在雪地上,跟着他滑行。
“不知道怎么判断。”休息时,皮布尔斯终于开口了。“当然,天文学中有许多惊人的消息。由于大量的观察和数据,宇宙学确实在进步。然而,我认为该理论仍然是极其不可靠的,我们没有一个基于事实的明确理论。那些粗略的轮廓,也就是宇宙的膨胀,已经很清晰了。同样显而易见的是,引力并不稳定。然而,细节呢——星系是如何形成今天的大小,又是如何实现那种布局的?这些一直悬而未决。我对任何具体型号都不太感兴趣。从小到大,人们的看法变化很大。我刚开始工作的时候,宇宙学是一个开放清晰的领域。什么都可以想象,只有想象不到的,没有找不到的。”
“现在,由于理论工作的压力越来越大,从这个意义上说,这个领域已经陷入危机。理论阐述必须越来越清晰详细,从而越来越有预见性。我想用不了多久,我们就会觉得更多的理论是错误的。如果我们幸运的话,将会有一个理论存活下来并照亮我们的前景。如果没有这样的理论,我们就得撒更大的网去找。
“会有危机的。事情就是这样。我认为宇宙学最终会出现危机。”
第二天我要去圣克鲁斯,那里正在举行一个关于星系的研讨会,很多观测者都会参加。所以我问皮布尔斯,他对这些人有什么明智的建议。他咧嘴一笑,抬头看着天空。
“叫他们再观察一遍。”
圣克鲁斯有雾。早上有雾,中午阳光明媚,晚上繁星点点,第二天早上又有雾。这节奏不就像宇宙学的西西弗斯之旅吗?从灰暗到明亮,再到灰暗,永无止境。东方理论家编织奇妙的想法,而西方观察者依靠各种仪器,像宝贵的秒一样使用望远镜。在哈勃和沙普利的时代,两派的分歧至今仍在延续。在从阿斯彭研讨会出来飞往圣克鲁斯的路上,我感觉它紧紧抓住了我。谁能成为上帝更好的代言人,理论物理学家和几何学家声称他们能在这个世界的混沌中偶尔瞥见神秘的柏拉图对称——换句话说,能理解上帝思想的人——还是一辈子盯着上帝创造的天文学家和实验学家?
戴维斯、怀特和弗兰克都准备好反击宇宙观察者和和弦理论家的危言耸听。反击是基于最保守最正统的暗物质理论。他们修改了宇宙的计算机模拟,以回答一些问题,例如天文学家通过望远镜观察细长的宇宙时可以看到什么。他们说暗物质的迹象离被观测的目标并不太远。在模拟数据中,已经显示出明显的空洞和超星系团。
当怀特来到圣克鲁斯时,他的脚踝打着石膏。他在跳民族舞时脚踝骨折了。在会议的倒数第二天,他发表了激烈而顽固的讲话。他强调并用大写字母写了一句话:你必须跟随观察者的脚步。他的主要观点是,暗物质理论在观测最可靠的时候——也就是在星系和小星系团的特征明确的时候——最有说服力。相反,暗物质理论因为观测不到位,不可靠而被公开否定。基于此,放弃暗物质理论为时尚早。暗物质值得作为标准模型。最后,他补充道,他无法理解为什么那么多人都在抢着学习弦理论。
晚上,几位弦理论学家从阿斯彭飞来准备明天的演讲。当我遇见他们时,尼尔·图罗克和安迪·阿尔布雷特正在从租来的汽车后备箱里卸背包。在洛基山打了几个星期的排球,他们看起来瘦长,晒得黑黑的,但很放松,就像比赛前夕对夺冠充满信心的运动员。
我问他们弦理论。"弦理论不是一个宗教问题."图罗克坚定地说。
“是事实。”阿尔布雷特补充道。他们摇摇晃晃地走在路上,咯咯地笑着拿着行李。
第二天早上,图罗克说话了。但是没过多久怀特就打断了我。"如果我们真的需要热暗物质,那为什么要用弦理论?"
普里马克是一个温和的人,他帮助解释了弦理论只是现代物理学的一个普遍特征。“字符串也不是那么无关紧要,不可接受吧?”
“所以我们不需要发明弦理论?”科林·诺曼尖叫着问道,声音嗡嗡作响。他是一位来自太空望远镜科学研究所的英国理论家,一头金发。
“从粒子物理学的角度来看,是这样的。”
诺曼又嘀咕道:“昨天我们听到一个理论,已经很不错了。”
"科林的话无异于天体物理学中的沙文主义。"普里马克温和地说:“也就是说,只能有一个宇宙存在。”当我们鱼贯走出会场时,外面的阳光仍笼罩在薄雾中。这时候我回想起很久以前霍金在皇家学会的台阶上说过的话:没有单一唯一的宇宙。根据量子理论的奇怪定律,一些观察者认为宇宙正在坍缩,而另一些观察者则认为它在无休止地运行。我觉得同样的方法也可以用在这些人身上。对于暗物质理论家来说,可以有一个宇宙,一个由弦支配的宇宙,一个有常数的宇宙,一个微波辐射背景不均匀的宇宙。就像电子飞过狭缝的比喻一样,是因为物理学家还没有最终把探测器放好。宇宙也是如此,对其本质的认识还处于过渡状态。需要更确定的实验来发现暗物质是什么,从而使宇宙的大尺度结构更加定型和具体。正如惠勒和霍金所说,我们正处在某种梦想的十字路口,我们都从那些代表“可能性”的量子废物中神奇地创造了自己和周围的一切。
一个宇宙,十亿个梦想家——这几乎是一次无望的合作,当然也不是完全不可能。宇宙学家都在同一条船上。这不是一艘大船。就算剧组偶尔为了食物打架,也不是不可控的。很久以前,在这个研讨会的许多参与者离开学校之前,鲍勃·迪伦在《关于第三次世界大战的忧郁蓝调》中唱道:“如果我能出现在我的梦中,你也会来到我的梦中。”
一天晚上,天文学家和宇宙学家聚在一起,聚在一所寄宿学院的餐厅里品尝奶酪和葡萄酒。这一次,普里马克的妻子南希·艾布拉姆斯邀请了客人。她是一名卡巴莱歌手,写歌词,是一名律师。很多歌都是她自己创作的,特别是带有民乐味道的黑色幽默。在科纳会议上,当她从莫纳克亚火山下车时,她还写了一首歌:
在圣克鲁斯,一群天文学家搜索天空。他们告诉我他们从那300个夜晚的观察中发现了什么:我们生活在一个膨胀的宇宙中,一个膨胀的宇宙,一个膨胀的宇宙。我们生活在一个膨胀的宇宙中,膨胀的宇宙,膨胀的宇宙。他们探测到了哈勃漂移,从室女座到半人马座蛇夫座。他们发现了一个奇妙的东西,哈勃常数就像一个弹簧。我们生活在一个膨胀的宇宙中,
膨胀的宇宙,膨胀的宇宙。既有空腔又有细丝,还有无意义的特殊速度。理论家要坚强。暗物质还在半路上。
我们生活在一个膨胀的宇宙中,膨胀的宇宙,膨胀的宇宙。所有在场的人举起沙多酒,一起唱了起来。