能量守恒,是現代物理學的一個重要原理。很多人甚至把它當作公理來看待。
我寫這篇文章,並不是想挑戰這個原理。否定這樣一個物理學原理的可能性其實還是有的,不過那肯定遠遠超出了我的知識結構,就留給將來的人或是神去做吧。我想聊的,是由此產生的一個悖論。
首先,讓我們假定能量確實是守恒的,也就是說不管我們現在所知所能觀察的勢能,熱能,核能,還是我們所不知道所不能觀察的其它能量(比如說暗能量),它們的總量是不變的。換一句話說,宇宙的變遷,星係的興衰,人類的出生滅亡,都隻是形式上的變化,不會在根本上改變這個總量。
好了,問題來了。我們現在所認識的能量,本身是一個標量,也就是說沒有負能量的定義;那麽,把所有的已知和未知的能量加起來,這個總和應該是個非常大的值。具體有多大呢?這個肯定超越了我的認知。我甚至可以大言不慚地說一句,也超越了過去,現在,以至於在有限的未來,所有智慧生物的認知。但是,不管有多大,它總歸還是一個有限的正數值。
那麽,這個恒常不變的能量總值,它是從何而來的,它有起點嗎?這就是我所想到的一個悖論。為什麽說是一個悖論呢,如果我們假設宇宙是一個從無到有的變化過程,那麽這個從零能量到現在的能量總值的變化過程,它本身就有違於能量守恒的原理。如果從相反的角度來思考,如果宇宙不是從無到有,能量從一開始就是守恒的,那麽,最初的能量又是從何而來?
現在的大爆炸理論,是假設由一個奇點膨脹到現在的整個宇宙。根據能量守恒原理,那麽,這個奇點必須是有能量的,而且它的能量應該等於我們前麵所講述的總量。如果這樣的假設成立的話,那麽奇點的巨大能量從何而來?
當然,關於宇宙的起源,大爆炸理論隻是一種猜測。我覺得不管是何種理論,關於這個總能量的起源問題總是一個繞不過去的謎團。我自己的想法是,也許能量守恒原理僅適用於我們這個宇宙本身,並不適用於它之前或是之後的那些未知的領域。
當然,還有一些開腦洞的理論。其中的一個理論是這樣的,我們的宇宙,是一個無限開放係統中的一個子集。這個有點燒腦,我試著用佛家的思想描繪一下。佛家說一花一世界,假設我們的宇宙就是這樣的一朵花;而那朵花所屬的宇宙,有可能是另一個宇宙中的一朵花;以此類推。如果這是一個無限開放的係統,那麽,能量總和還是可以守恒,但是,這個總能量卻是一個無窮量。
還有一個理論,是無限循環假說。它的思路是這樣的,我們的宇宙,是由奇點的大爆炸產生的。經過萬億年的膨脹以後,這個宇宙就會開始收縮;在經過萬億的收縮,整個宇宙就會收縮到一個奇點。然後,新的一輪大爆炸,膨脹,收縮。這樣的過程,周而複始,無始無終。
除此之外,還有一個更複雜一點的假說。它的大致意思是,我們現有宇宙中的每一個黑洞,它所對應的,都是一個新的宇宙;隻不過,我們沒有辦法穿越黑洞的事件視界,去了解那個新宇宙中的任何信息;而那個新宇宙裏的智慧生物(如果有的話),也沒有辦法穿越黑洞的事件視界來了解我們所處的宇宙。同理,我們自己的宇宙,其源頭,則是另一個宇宙係統中的許許多多個黑洞中的一個。這就是一個多重宇宙的假說,和我前麵所提到的佛家的一花一世界倒是有異曲同工之妙。如果進一步推演一下,平行宇宙的概念,也可以套在這樣的假說裏麵。
多瑙提到的量子漲落理論,則是另一種假設。這個理論類似於我們現在所觀察到的在真空中隨機產生的正負電子對。通俗一點說,就是我們的宇宙,是由一片具有能量場的虛空所隨機產生的。不僅如此,這一片虛空還可以隨機產生出多重宇宙。記得以前和老槍兄交流過佛家所表訴的虛無是萬物本質的問題,我覺得這個理論也有異曲同工之妙。
現在的問題是,雖然這些個假說聽起來都花裏胡哨的不怎麽靠譜,但是要想在理論上證偽卻也很不容易,這是因為這些平行的宇宙,鑲嵌的宇宙,無限循環的宇宙,多重宇宙,它們彼此之間都是不可觀察,也是不能相互理解的,這也就是佛家所說的不可思議。這裏所說的不可思議,並不是說我們人類的智慧不夠,而是說我們沒有辦法獲取超出本宇宙之外的任何信息,也就無法想象另外那些個宇宙的表現形式和客觀規律。
我個人比較傾向於接受大千世界是無始無終的。我這裏所說的大千世界,不是單指我們現在所生存的宇宙,而是包括了前麵所討論的所有宇宙的總集或者說是無限集。當然,不管是什麽理論,僅僅就我們這個單一宇宙來說,在空間上是以億萬光年,在時間上是以萬億年為尺度的。
考慮這麽大時空尺度上的宇宙起源問題,就像那個誰說的,可不就是閑的發慌嗎