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震惊!爱因斯坦惊呆了,你也会震惊!

时间:2023-08-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:爱因斯坦,这个连时空弯曲都不吃惊的人,听了宇宙物理学家伽莫夫的想法后惊呆了,竟在马路正中愣住了。爱因斯坦丝毫没顾及身处的危险,仍站在马路中间。多年后,伽莫夫回忆起和爱因斯坦在普林斯顿散步时谈及零能量宇宙理论,爱因斯坦吃惊的神情还记忆犹新93。让爱因斯坦震惊的事应该让你也震惊,如果你并不以为然,还企图像从前那样过下去,你还不如一只把头埋在沙里的鸵鸟。

震惊!爱因斯坦惊呆了,你也会震惊!

“你说什么?!”爱因斯坦,这个连时空弯曲都不吃惊的人,听了宇宙物理学家伽莫夫(George Gamow)的想法后惊呆了,竟在马路正中愣住了。

一辆疾驰而来的车急转上旁边一条线,从他身边呼啸而过;另一辆来了个急刹车,车轮胎在地上摩擦出两条长长的黑印,发出尖锐的声响,终于在距他只有几厘米的地方停住了。司机愤怒地连按了几声喇叭,一看是爱因斯坦,就没再按下去。

“你说什么?!”爱因斯坦丝毫没顾及身处的危险,仍站在马路中间。又有几辆车紧急停了下来,才没发生连锁撞车事件。

伽莫夫赶紧把他拉到路边,“我说宇宙的能量总和等于零。”

多年后,伽莫夫回忆起和爱因斯坦在普林斯顿散步时谈及零能量宇宙理论,爱因斯坦吃惊的神情还记忆犹新93。对爱因斯坦来说,“宇宙能量总和是零”真是个不可思议的想法,因为他知道,不仅世界上到处是能量(如太阳的光能、星球的动能等),而且所有的物质也可以转换成能量94——一个普通成年人身上的物质所包含的能量,就足以给全美国提供30年能源,宇宙的总能量怎么可能等于零?

宇宙中正能量和负能量完全平衡

但的确很可能是零37,95。爱因斯坦没想到的是,物质都有引力场,而引力场包含负能量,它和我们所熟知的正能量(光能、动能、物质包含的能量等)完全抵消。正如霍金(Stephen William Hawking,1942—2018)所说:“从某种意义上说,宇宙的能量是恒定的,它是一个常数,其值为零。物质的正能量与引力场的负能量完全平衡。”96

量子场论看,宇宙的能量总和也等于零。该理论认为,宇宙是量子真空中的一次量子涨落(quantum fluctuation)97,98,就像在一个平静的湖面泛起的涟漪,波峰和波谷体积相等,方向相反,相互抵消,最终又会归于平静。

如此庞大浩渺的宇宙,能量的总和等于零!这让人想起佛教禅宗六祖惠能大师著名的菩提偈:

菩提本无树,

明镜亦非台,

本来无一物,

何处惹尘埃。

万物皆空,虽然在佛教中是个基本概念,在物理中却是经过许多代人的研究才发现的。你面前的书看上去是“实”的,但如果把它拆成越来越小的部分,最终会发现它是“空”的。书是由原子组成的,而原子是一个个“大空球”——如果把原子放大成一个30层楼高的球体,它几乎全部质量都集中在中间芝麻粒那么大的原子核上。原子核和绕它运行的电子也并非“实”的,而是由振动不息的能量组成。如果把宇宙中所有的物质(包括全部原子核和电子)都转换成能量,然后把所有的能量加起来,得到的结果是零。

原子结构示意图
(中心几乎看不见的小点是原子核,其他部分几乎全是空的。虚线是为了示意而人为画出的界限,其实并不存在。)

宣扬宇宙庞大的传统世界观一直在欺骗你!浩瀚的宇宙不过是只空空如也的纸老虎!难怪古印度人把它叫做“幻”。人生就是“我”在体验“幻”,就像玩电子游戏一样,屏幕上的天、地、万物全是幻像,电源一关,就全都消失了。

不明白“万物皆空”的人,会专注于追求物质。他们把一生用于收集更多的金钱、更大的房子、更豪华的车。下面这则寓言的主人翁就是这样,当我们从旁观者的角度就容易看到追求物质是多么荒唐可笑。(www.zuozong.com)

【寓言】

真正拥有

有个人买了块黄金整天把玩,邻居说:“借块黄金也可以玩,这哪是真正拥有啊?”他赶紧把黄金锁在保险柜里,邻居又说:“柜里放块石头也没人知道,这哪是真正拥有啊?”他只好把黄金吞进肚里,差点一命呜呼。就这样,他一生都没能真正拥有这块黄金。弥留之际,就要和黄金分手了,他终于明白了:身外之物都无法真正拥有啊!

“我”的意识无法“真正拥有”物质世界里的任何东西,就像一面镜子无法“真正拥有”它上面的影像一样。在物质层面,人生是一个“结果为零”的旅程。

让爱因斯坦震惊的事应该让你也震惊,如果你并不以为然,还企图像从前那样过下去,你还不如一只把头埋在沙里的鸵鸟。你翻开这本书之前所以为的“盒子世界”已不复存在,你必须用崭新的心态活在一个崭新的世界上。

宇宙大爆炸:“无中生无”

守恒率是一个普遍规律,在一个与外界隔绝的系统里,物质不会无中生有,或毫无原因地消失。我们可以把“与外界隔绝的系统”想象成一个无形的  “万能口袋”,装在里面的东西不管怎么变化,因为和“口袋”外没什么关系,其总量不会变。

这“万能口袋”必须足够大,大到足以与外界隔绝,里面的东西才能守恒。例如,物质是守恒的——一杯水放在低温里,总量是不会改变的。假如温度升高,水挥发成了水蒸气,水量会减低。但如果用个更大的  “万能口袋”——把水蒸气也包含在测量的范围里,水分子的总量仍然是不变的。

如果发生了化学反应,水被分解成氢和氧,原来的  “万能口袋”又不够大了,水分子会减少,但如果用更大的“万能口袋”——把氢和氧也放在  “口袋”里,原子总量还是不变的。

“万能口袋”里不仅可以装物质,也可以装别的东西,比如能量。假如发生了核反应,例如在太阳里氢核聚变成了氦,放出大量光和热,物质的总量虽然减少了,但如果把能量也放在“口袋”里,物质加能量的总量还是守恒的。

物质之间的互动也遵循着守恒律。例如,如果两个弹性很强的东西(如皮球)撞在一块儿后弹开,它们动量和动能的总和都是守恒的。如果不是弹性很强的东西,例如两块软泥撞在一起,动量虽然不守恒,但总的能量还是守恒的。

推而广之,只要“口袋”足够大,和外界绝对隔离,口袋里一切的总量总是守恒的。这就好比一个湖,如果和外界是隔绝的(既没有水的流入和流出,也没有挥发和降雨),水的总量就不变。如果来了一阵风,湖上起了波浪,水量还是不会变——浪花越高,波谷就越深,浪花和波谷的总量必然相互抵消。

如果把整个宇宙都装进“万能口袋”,它就像一个波涛起伏的湖,其中有很多东西存在和很多事情发生,但它的  “总和”必须守恒。

按照大爆炸理论,宇宙是从什么都没有的状态中  “爆炸”出来的。如果把爆炸前的状态比作一个万分平静的湖(其能量总和是零),爆炸后能量总和仍然必须维持为零(波峰,即正能量,和波谷,即负能量,相互抵消),这从另一个角度解释了  “零能量宇宙”——宇宙大爆炸时的  “无中生有”其实是  “无中生无”。

传统世界观不仅主张宇宙很庞大,而且声称你很渺小:你只不过是一个精子遇上了一个卵子,按照预设的程序生长发育成了人,循着物理和生物化学规律所界定的轨迹生老病死;你只是碰巧来到了这个世界上,不过是个匆匆过客。

你真的那么渺小吗?

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