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27 宇宙大爆炸的勝利

回到宇宙起源的問題,並思考其終點

星雲都在飛速遠離銀河系,距離越遠,速度越快。

——埃德溫·哈勃(Edwin Hubble),

《星雲世界》(The Realm of the Nebulae,1937年)

我發現,我不得不做出這樣的假設:宇宙的本質就是不斷地創造——永久地、持續地形成新的背景物質。

——弗萊德·霍伊爾(Fred Hoyle),

《宇宙的本質》(The Nature of the Universe,1950年)

宇宙之初,發生了一場爆炸。

——史蒂文·溫伯格(Steven Weinberg),

《宇宙最初三分鐘——關於宇宙起源的現代觀點》(The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe,1977年)

量子物理學家愈發洞察事物之內,而天文學家則愈發展望天空之外。

愛因斯坦的研究再一次推動了新研究的建立和發展。如果廣義相對論是正確的,那麼就會出現三種直觀的現象:第一,水星的近日點會隨時間不斷地移動,且每次移動的角度都是確定的;愛因斯坦本人已經證實過這一點了。[1]第二,星星經過太陽時,星光會變彎曲;1919年,亞瑟·埃丁頓測量了星光的彎曲度。

第三,出現了預見到的紅移。

在愛因斯坦發表相對論之前40年,英國天文學家威廉·哈金森通過星光波長的變化,證實了恆星都在移動,有的向地球移動,有的則遠離地球——這就是多普勒效應在視覺上反映出的現象。[2]如果愛因斯坦的廣義相對論是正確的,天文學家應該能夠從由巨大天體(如太陽)發射的光線中捕捉到一種特別的波長變化。質量會彎折時空,這就意味著,光粒子的移動非常艱難——就好像粒子是在費力地攀爬一面光滑的、彎曲的牆,而不是在一個水平平面上順暢地滑行那樣。因為粒子耗費了更多的能量(實際上是移動了更遠的距離),它們的輻射頻率隨之下降——在視覺上的表現,就是向光譜的紅端移動。

捕捉到「紅移」不是一件簡單的事情,正如愛因斯坦本人所說。「將太陽光的光譜線與相應的地球輻射光的光譜線做比較,會發現,前者更接近紅端,」他寫道,「(但是)很難判斷,我們所推斷的引力可能造成的影響是否真正存在。」1916年之後的幾十年裡,為了證實太陽光和金星光的光譜都發生了紅移,科學家做了不計其數的嘗試,但是,他們對數據的詮釋各執己見。「對愛因斯坦的太陽光紅移觀點是支持還是反對,這是一個艱難的決定,其艱難根源於證據本身的兩面性。」英國天文學家約翰·埃弗謝德(John Evershed)於1919斷言。畢竟,紅移會受到壓力、溫度或者(如哈金森所證實)移動的影響。1

關於紅移的爭議以及沒有說服力的數據困擾了愛因斯坦的相對論數年之久。與此同時,紅移測量已經成為天文學觀測中的常規部分。20世紀30年代,天文學家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble),對紅移進行測量,根據計算結果,他得出了一個新的結論。

宇宙比我們之前預期的大得多,並且,宇宙並不是愛因斯坦所說的,處於一個穩定的、靜止的狀態。

15年前,年輕的埃德溫·哈勃完成了博士論文。論文對模糊的天體星雲(nebulae,源自拉丁文的「霧」)進行了翔實準確的研究。人們觀測到星雲已經有數個世紀了,但是,囿於望遠鏡有限的觀測距離,天文學家看不清楚星雲的具體位置和準確形態。哈勃利用先進的24英吋反射式望遠鏡拍攝星雲圖像;然而,儘管他可以相對精確地描繪出星雲的位置,卻只能對這一發光雲團的性質進行推測。

他的推測與眾不同。「也許,」哈勃寫道,「我們看見的是一團團的『星系』。」2

直到此時,科學家只知道一個星系的存在——我們的銀河系。英語中的「銀河系」(Milky Way,字面意思是「牛奶路」)來自希臘人為銀河的命名(kyklos galaktikos,「牛奶圈」)。自伽利略時期,人們就知道銀河中有不計其數的恆星。但是,銀河系邊界之外有什麼(不管它們在哪裡)鮮為人知。星系也許和宇宙一樣。

一些天文學家曾做出理論推斷,應該還有其他的星系,或者「島宇宙」在銀河系之外漂移,而通過望遠鏡觀測,哈勃則認為星雲可能就是這些星系。但是,圖像沒有說服力,而第一次世界大戰中斷了他的研究。剛剛拿到博士學位的哈勃便加入了美軍,出國作戰。

他所在的那一師從未真正上過戰場。停戰後,他又重新開始天文學研究。這一次,他設法得到了加利福尼亞州的威爾遜山天文台(Mount Wilson Observatory)的一個職位——這個天文台擁有當時世界上最大的全新的100英吋望遠鏡。在這裡,他第一次看清了星雲。

1923年,他在星雲中發現了一種被稱為M31的物質:造父變星(Cepheid),這種恆星按照固定的週期發光或暗淡。天文學家亨利埃塔·萊維特(Henrietta Leavitt,畢業於拉德克利夫學院,是20世紀初為數不多的女性天文學家)和哈露·沙普利(Harlow Shapley,哈勃的死敵;兩人在專業領域內是對手,生活中也彼此厭惡)率先提出了一種測量地球到造父變星距離的方法。[3]按照他們的衡量標準,哈勃測量出地球到M31中的造父變星的距離至少為93萬光年[4]——這比此前所預測的銀河的尺寸大得太多了。

這個數字的意義很明確。要麼是銀河系超乎想像地巨大,要麼是M31星雲位於銀河系之外。3

哈勃在接下來的10年中不斷地對星雲進行觀測,並據此撰寫了《星雲世界》(The Realm of the Nebulae,1937年)。該書呈現了哈勃經過仔細研究和記錄後所得到的結論:除了M31,還有4.4萬個其他星系(「島宇宙」)分佈在整個宇宙中。用天文學家傑伊·巴薩喬夫(Jay Pasachoff)和亞歷克斯·菲利彭科(Alex Filippenko)的話說,這是一次哥白尼式的革命。哥白尼提出,地球不過是眾多繞著恆星運轉的行星中的一顆,這讓我們所有人都很震驚;哈勃則提出,銀河系「不過是宇宙中存在的不計其數的星系中的一個」。至此為止,我們的星系將不再被認為是唯一存在的星系。在自然的宏大體系中,我們的銀河系已經是相當小的一部分。4

但這還不是哈勃結論中最令人震驚的部分。

「從星雲到地球的光,」他在1937年寫道,繼續使用星雲來指星系,「其在光譜上距紅端的距離與其與地球的距離成正比。這一現象……證明星雲都在飛速地遠離我們的銀河系,距離越遠,其速度越快。」儘管紅移不能證實愛因斯坦的廣義相對論(直到1959年,才得到了可復現的實驗證據),但是揭示了另一個出人意料的現象。那4.4萬個星系都在移動——根據它們光譜的紅移,哈勃才得以對其進行測量。5

通過精確地觀測,哈勃得出了宇宙擴張的公式:哈勃常數(Ho)與星系距離(D)的乘積就是星系的退行速度(V):

V = Ho × D

換句話說,星系距離地球越遠,它後退的速度就越大。6

「這個解釋,」哈勃寫道,「將紅移解釋為多普勒效應的表現,也就是說,速度的變化顯示出了後退的實際情況。」他還謹慎地補充說,有必要進行更進一步的研究:

星雲紅移……在很大程度上(是)一次全新的發現,因此,以實驗為基礎,暫且將它們詮釋為我們熟悉的「速度變化」,這是非常可取的做法。臨界試驗至少在理論上是可能的,因為到地球距離相同的星雲中,快速退行的星雲比靜止的星雲要黯淡一些……對紅移的解釋(因此)至少有一部分是在實證研究的範圍內。7

換句話說,這與量子物理學家所做的科學研究不同;紅移是可觀測的,並且隨著望遠鏡技術的提高,天文學家可以觀測到更加清晰的紅移。經證明,「島宇宙」在宇宙中漂移。

那麼,更理論性一點的問題是,為什麼呢?

在這個問題上,哈勃更加謹慎了。「對宇宙的探索止於不確定性,」他在《星雲世界》中斷言,「(離地球)越遠,我們知道的就越少,並且是急劇減少。最終,我們就到了模糊的界限——望遠鏡所能觀測到的極限。在那裡,我們測量虛幻之物,並在錯誤的測量結果中試圖尋找一個里程碑,但這個里程碑也不會有多牢固的。但他仍舊試探性地堅持一種解釋:星系之所以移動,是因為宇宙本身在膨脹。8

這一理論並非哈勃原創。1922年,年輕的俄國物理學家兼數學家亞歷山大·弗裡德曼(Alexander Friedmann)提出,根據愛因斯坦的廣義相對論,宇宙應該是在規律性地擴張著。[5]三年後,研究未竟的弗裡德曼死於傷寒;但是,1927年,比利時天文學家喬治·勒梅特(Georges Lemaitre)也得到了相同的結論。

愛因斯坦仔細閱讀了兩人的論文,但是並沒有被說服。他認為,對於一個含有有限數量的物質的、靜止的、不變的宇宙而言,他的理論是最合理的。如果宇宙看起來是無限的,那不過是由於時空彎曲造成的錯覺。(「你的計算是正確的,」他在給勒梅特的信中寫道,「但是你的物理學觀點太差勁了。」)9

如今,科學家們首次發現了直觀的、與該問題相關的證據。愛因斯坦到威爾遜天文台與哈勃見面,並複查了哈勃得到的結果。他從100英吋的望遠鏡望向宇宙空間——這讓他改變了觀點。「遠方星雲的紅移,如同一把錘頭,徹底粉碎了我的舊理論。」愛因斯坦在加利福尼亞的一次報告中對場下觀眾說道。10

到20世紀30年代末,大多數天文學家和物理學家都同意愛因斯坦的觀點:宇宙不是靜止的,而是在不斷擴張。這也將會影響到宇宙過去的形態。勒梅特根據自己的計算邏輯倒推出一個結論,如果宇宙正在不斷地外擴,那麼,它一定曾在某時非常地小。實際上,回溯該過程遙遠的起點,一定有一個「零」時刻;這時,宇宙中的一切物質都緊緊地壓縮成了一個點。

現有的物理學定律無法對這個點做出解釋,也無法預測出其未來的行動,更無法理解它曾經是什麼。因此,勒梅特借用了一個數學術語:它是一個奇點(singularity),在這裡,我們所知道的主宰世界的法則都失效了。11

這個解釋跟沒有解釋沒有什麼區別:勒梅特遇到了無法解釋宇宙的地步,結果只是給這一空白點起了個名字,用來取代無法解釋的情形。1931年,他試圖借量子理論填補這個空缺。他在《自然》雜誌中寫道:

如果世界開始時是單一一個量子,那麼,宇宙之初,時空概念都會失去意義;只有當最初的量子開始分裂並達到足夠的數量時,時空概念才會開始有一些合理的意義。如果這個提議是正確的,那麼世界比時空開始得更早一些。12

這拋棄了類似「魔法師帽子中的兔子」的奇點,但是勒梅特的量子是一種「原始的原子」,它包含了目前宇宙中的所有物質,並通過自身的外擴產生了時空。但是對這個量子的解釋也不會簡單多少。「要完全理解這個觀點是很困難的。」勒梅特略帶歉意地補充道。

但他這麼說只是刻意的輕描淡寫,而且奇點也不是需要解決的唯一問題。如果宇宙在不斷地外擴(並且已經外擴了相當長的一段時間),那麼宇宙的核心不是應該越來越稀薄嗎?由於所有的星系都一直在退行,並最終遠離銀河系而消失在我們眼前,那麼,在遙遠的未來,觀察者會不會發現自己正位於一個空蕩蕩的宇宙的中央?

1948年,出生於約克郡的天文學家弗萊德·霍伊爾(Fred Hoyle)解決了「日益稀薄的宇宙」的問題,同時也否定了勒梅特的原始原子的觀點。他認為,100億年後,理論上,觀察者所能看到的星系就跟我們今天所見到的一樣多,因為

有一些星系不斷遠離,離開了我們目之所及的宇宙範圍,為了彌補這些星系的缺失,本來處於壓縮狀態的新的星系同時也在以相同的速度從背景物質中釋放出來。起初,我們也許會認為這一過程不會無限地進行下去,因為構成宇宙背景的物質最終會被耗盡。但至今仍未被耗盡的原因是新的物質不斷出現,彌補了背景物質中不斷形成星系的那一部分……我發現,我不得不做出這樣的假設:宇宙的本質就是不斷地創造——永久地、持續地形成新的背景物質。13

霍伊爾認為這一「不斷地創造」模型比勒梅特的解釋更加科學。「認為宇宙萬物皆源於亙古時發生的一次宇宙大爆炸的假設……(是)與觀察到的情形產生要求相矛盾的,」1949年,他在一個聽眾眾多的無線電節目中堅持說,「大爆炸的假設是……一個不合理的過程,是無法用科學術語來表述的。」14

霍伊爾——他當時34歲;4年前,他在學術界得到了第一份工作,任劍橋大學天體物理學教授——在修辭方面也很有天賦。勒梅特原始原子假說的支持者們隨即反駁,指出霍伊爾所提出的擴張既不大(事實上,開始時是非常小的),也不是一場爆炸(沒有爆炸,只有宇宙穩步地不斷擴張)。但是「宇宙大爆炸」(Big Bang)這個術語已在人們心裡紮了根。

1950年,霍伊爾出版了《宇宙的本質》(The Nature of the Universe),並在該書中介紹了自己的「不斷創造」理論,這是一本很棒的書,非常有趣。書中提供了一種合乎邏輯的理論來代替宇宙大爆炸:宇宙不是從一個奇點或一個(仍舊沒有被定義的)量子中出現的,而是一直處於一種「穩定的狀態」。宇宙沒有起點,也就不會有終點;數量很小的物質(每立方英里只有幾個原子)不斷地生成;宇宙的擴張以及新物質的創造將會永久持續下去。15

很明顯,這一理論也有其困境。但是,正如霍伊爾本人所指出的,與勒梅特假說所面臨的困境相比,這一理論所面臨的困境算不上毀滅性的。霍伊爾的假設——物質是逐漸被創造出來的——並不比勒梅特的假設——一切物質都是一下子出現的——的可能性低。

《宇宙的本質》一書不僅吸引了大量的普通讀者,也得到了來自科學界的廣泛支持。越來越多的物理學家和天文學家都站在了原始原子理論一邊,但仍舊只是微弱多數。這兩種提議都可以解釋某種現象,又都無法對其他現象做出解釋;並且,二者最終都從一隻看不見的帽子中出人意料地扯出了一隻兔子。物質徑直地出現,說不出是以何種方式。

但是,認為宇宙處於穩態的理論有一個明顯優勢:這一理論不否認過去所有已知的物理學原理。

在沒有足夠證據的情況下,原始原子理論支持者和穩態論支持者都不可避免地訴諸形而上學:他們對宇宙起源和首要原理的辯駁缺乏史料引證。

儘管如此,他們仍在繼續尋找有效的證據。在《宇宙的本質》將穩態論公之於眾的兩年前,俄國物理學家喬治·蓋莫夫——「宇宙大爆炸」的篤信者——與他人合作撰寫了一篇簡短卻備受好評的學術論文;論文提出,要對我們目之所及的宇宙中化學元素的分佈做出解釋,只能依賴於如下觀點:宇宙確實是從一個原始的、緻密熾熱的奇點開始不斷地外擴形成的。隨即,與蓋莫夫一同撰寫論文的一位年輕人拉爾夫·阿爾佛(Ralph Alpher)對結論做了更進一步的延伸,並提出,隨著緻密的奇點的不斷擴展,其所帶有的大量熱量本應消散。[6]但是一部分的熱量仍舊在宇宙中輻射——殘餘的微波輻射,它一直留在宇宙的背景物質中,是「原始火球」(一位後世研究者如此命名,明顯是從蓋莫夫華麗的修辭中學到的)可探測的遺留物。16

宇宙背景的噪音會變成一種特殊形式的輻射,它可能位於「普朗克光譜」上;它的性質也許僅僅取決於溫度,電磁射線也許是各向同性的(不管什麼方向都相同),並且不是由某一特定個體輻射出來的。一個一直處於穩定狀態的系統是無法產生這種輻射的。

即便這樣的系統真的存在的話。

宇宙基底輻射一直都停留在理論階段,直到15年後《宇宙的本質》的面世,這一狀況才改變。1965年,普林斯頓天體物理學家羅伯特·迪克(Robert Dicke)和他的團隊正在試圖製造一個足夠靈敏的接收器,以便捕捉到宇宙背景輻射;與此同時,30英里之外,兩位在貝爾實驗室中工作的物理學家,阿爾諾·彭齊亞斯(Arno Penzias)和羅伯特·威爾遜,則不斷地用他們使用的最先進的微波天線捕捉到一種無法解釋的靜電。普林斯頓大學的科學家和貝爾實驗室的科學家因為一個共同的紐帶而聯繫起來(偶然的),共同對靜電展開分析。這一光譜與蓋莫夫所說的宇宙中殘餘的輻射吻合;正如蓋莫夫理論所指出的,它是各向同性的;它是天平上的第一顆小石子,使得宇宙論證理論的天平向大爆炸理論傾斜。17

隨後幾年,科學家們對宇宙背景輻射進行了多次測量,並得到大量的數據,這些數據證實了宇宙基底輻射的存在,核實了其溫度並查明了其光譜。穩態論迅速衰敗,比第一縷晨光還要短暫。「我一直注意到,」那時剛剛獲得第一個科學學位的著名物理學家兼天文學家伍德魯夫·蘇裡凡(Woodruff Sullivan)說道,「在20世紀60年代,對大多數天文學家來說,穩態論都消亡了……原因是一次偶然的發現……穩態論的對立理論一直鮮為人知,且據其所做的預言也一直得不到重視,但是這一對立理論的完善是導致穩態論消亡的原因。」18

弗萊德·霍伊爾堅持捍衛自己的穩態論。宇宙背景輻射的存在讓他對惱人的奇點感到不安,這個奇點橫衝直撞,粗暴地擾亂了所有通過觀察得出的物理學定律。弗萊德·霍伊爾並不是單打獨鬥。丹尼斯·夏瑪(Dennis Sciama)是馬裡蘭大學的物理系主任,1967年,他也對宇宙背景輻射的存在表示遺憾。「我必須要補充一句,」他對一屋子的研究生說,「對我來說,穩態論的失敗是件令人非常難過的事。穩態論有力量,有美感;宇宙創造者的疏忽導致很多事情都無法解釋,但穩態論可以給出答案。宇宙實際上是一個粗製濫造的產品,但我覺得我們必須要好好利用它。」19

到20世紀60年代末,物理學家和天文學家已經全部轉變了觀點(除了霍伊爾;25年後,他仍舊在完善穩態論,以使其合理有效)。宇宙大爆炸理論勝利了:但實際上它既不大,也不是一場爆炸;這一理論穩固地立於宇宙的發端,拒不遵守宇宙的法則。

公眾又過了幾年才完全接受了這一理論。畢竟,理解宇宙背景輻射並不是一件簡單的事情。只有高度專業的儀器才能捕捉到它,也只有最高級的、最高深的數學才能對它做出解釋。很難知道它為何存在。穩態論一直以來都是非常具有說服力的,至少在一定程度上是如此,因為霍伊爾能夠用適當的形式呈現該理論。而宇宙是自一個緻密熾熱的奇點膨脹起來的理論也需要這樣一個能幹的宣傳者。

1977年,這個人出現了:史蒂文·溫伯格,他住在紐約,是一位理論物理學家;兩年後,他獲得了諾貝爾獎。在撰寫《宇宙最初三分鐘》的同時,溫伯格也對宇宙背景輻射展開密集的、高度專業化的研究工作。不過他成功地從當初的一個學術觀點轉移到了另一個廣為接受的觀點。同霍伊爾一樣,他天生擅長使用隱喻(「如果某個莽撞的巨人將太陽前後搖晃,那麼,在地球上的我們要等八分鐘才能感覺到其影響,這八分鐘就是光波以光速從太陽到地球所需的時間」),此外,他還可以將早期宇宙科學改寫成吸引人的故事。《宇宙最初三分鐘》清晰地展示了宇宙擴張的背景信息,貫穿不同擴張理論(包括穩態論)的歷史發展,並闡釋了宇宙背景輻射的必要性。

這本書不僅是第一部被公眾廣為閱讀的大爆炸理論讀物,也是一劑催化劑:隨後10年裡,專門為外行讀者所寫的關於宇宙學和理論物理學的書籍爆炸式地出現了。讀者對關於宇宙起源的故事胃口大開;首先是溫伯格引起了他們的興趣,後來,為滿足讀者需求,許多其他作家也加入其中〔約翰·格裡賓(John Gribbin)的《大爆炸探秘——量子物理與宇宙學》(In Search of the Big Bang: Quantum Physics and Cosmology),海因茨·帕格爾斯(Heinz Pagels)的《完美的對稱——探秘時間起源》(Perfect Symmetry: The Search for the Beginning of Time),傑姆斯·特拉菲爾(James Trefil)的《創造時刻——自第一毫秒至今的大爆炸物理學》(The Moment of Creation: Big Bang Physics from Before the First Millisecond to the Present Universe)以及許多其他學者的作品〕,這些作品為斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的《時間簡史》(A Brief History of Time)開闢了道路;《時間簡史》一書藉著這股狂熱的浪潮,銷量遙遙領先。〔「這肯定不可能是又一本關於大爆炸的書吧。」物理學家保羅·戴維斯(Paul Davies)仍舊記得他第一次看到霍金的作品時,內心湧出了這樣的想法。〕20

儘管《宇宙最初三分鐘》是一部開拓性巨著,它仍舊免不了也有著其他關於宇宙起源的書所具有的不足。該書要求讀者在理解宇宙起源時,要先拋棄自己原來信奉的理論;並且,該書也不可避免地引起讀者對宇宙終點的推測。

「宇宙的起源——即第一個百分之一秒——始終存在令人難堪的模糊性。」溫伯格在導言中寫道。隨後一章闡述了第一個時間碎片中發生的事情,但也沒能闡述得更清楚:

借助大量純推測性理論,我們能夠無限向前追溯,推測出宇宙的歷史一定曾有一個無限緻密的時刻。但我們對此並不滿意。我們自然想知道,在這一刻之前發生了什麼,在宇宙開始膨脹和冷卻之前發生了什麼……我們也許不得不接受絕對零時的觀點——絕對零時是過去的一個時刻,從理論上講,我們無法推知之前的事情的因果。21

培根主義科學有其局限性,但又不願意承認自身的局限性。溫伯格承認,大爆炸理論的某些方面無法解釋,但與此同時,該理論又在努力克服這些方面。「令人難堪的」意味著他本應能解答所有問題(培根本人會贊同此說)。它對不確定性的容忍度很低。

因此,即使是最終落腳在推測上,《宇宙最初三分鐘》的結尾也是非常確定的。溫伯格寫道,如果不存在霍伊爾所謂的不斷產生的物質,那麼宇宙最終一定會停止膨脹;它要麼就是簡單地停止膨脹,逐漸降溫、暗淡,進入一種寒冷黑暗之中,要麼就是要「經歷一次宇宙『彈跳』然後重新開始膨脹……我們可以想像,向過去無限地延展,宇宙就是在膨脹與收縮之間無限循環,沒有任何的開始點」。

接下來,溫伯格進一步的闡釋也並沒有採用形而上學的方法。他寫道:

這一解釋似乎並不能帶來多大的安慰,人類不可避免地認為自己與宇宙之間有某種特殊的聯繫,認為人之生命不會僅僅是可以追溯到宇宙最初三分鐘發生的一系列事件的荒唐產物……宇宙越是顯得容易被理解,也就顯得越沒有意義。22

從奇點探討到意義是不可避免的,也是不科學的。慰藉和絕望都是徹底的非培根主義哲學。

雖然《宇宙最初三分鐘》以一則古代創世神話〔來自古代斯堪的納維亞的神話《埃達》(Edda) 〕與溫伯格所闡述的現代科學故事的對比開篇,但這兩個故事實際上驚人地相似。溫伯格的起源故事終結於一次構想出來的世界毀滅以及(在書的最後)關於人類目標的寓意:

如果我們無法從研究成果中得到慰藉,至少研究本身可以讓我們感到寬慰。人類不滿足於神和巨人的神話故事所帶來的安逸,也不滿足於將自己的思維局限在生活瑣事中;他們製作望遠鏡、衛星和加速器,並終其一生分析所得到的數據的意義。只有為數不多的幾件事能將人的生命昇華,使其比一次荒唐事件顯得更高尚一些;人類理解宇宙的努力就是其中之一,這努力還賦予人的生命一種悲劇式的榮耀。23

溫伯格從物理學問題自然過渡到了對人生目的的探討:人生的目的就在於頌揚科學並永遠追求科學。培根主義哲學的研究囿於自我,永無休止;它始於通過實驗研究可被證實的客體,但後來轉而尋求永遠不可能被找到的真理。

極度執著的讀者們可以閱讀……

埃德溫 ·哈勃

《星雲世界》

(1937年)

1983年,《新科學家》(New Scientist)的回顧性書評對哈勃這本書的難點進行了總結,書評寫道:「這是一本為大眾讀者撰寫的嚴肅而系統的著作。」隨後總結道,「有人提議說在天文學博士的面試環節,第一個問題應該是『你讀過《星雲世界》嗎?』」準確來說,書評中提到的是兩類不同的讀者;可見,哈勃的行文從平易通俗轉向了專業高深。儘管如此,高水平的讀者還是能夠找到足夠的興趣,克服重重困難,閱讀耶魯大學出版社的再版本。

Edwin Hubble, The Realm of the Nebulae (Silliman Memorial Lectures Series), Yale University Press (paperback reprint edition, 2013, ISBN 978- 0300187120).

埃德溫 ·哈勃,《星雲世界》(西利曼紀念講座系列),耶魯大學出版社(平裝再版本,2013年,ISBN 978-0300187120)。

其他讀者可以閱讀……

弗萊德·霍伊爾

《宇宙的本質》

(1950年)

霍伊爾向我們證明,簡明易懂的寫作方式也可以使科學的聲音聽起來具有權威性。《宇宙的本質》一書已經絕版,但1960年哈珀圖書出版的精裝版印刷本的二手書很容易找到。該書最重要的章節收錄在合集《宇宙的理論——從巴比倫王國迷思到現代科學》,主編彌爾頓·K.穆尼茨(Free Press,1965年)。

Fred Hoyle, The Nature of the Universe, Harper Collins (hardcover, 1960, ISBN 978-0060028206).

弗萊德·霍伊爾,《宇宙的本質》,哈珀柯林斯出版社(精裝,1960年,ISBN 978-0060028206)。

史蒂文·溫伯格

《宇宙最初三分鐘——關於宇宙起源的現代觀點》

(1977年)

這一經典文本從未絕版過,由基礎讀物出版社出版,其第二次更新版添加了新的前言,後來又增添了一篇後記(1993)。

Steven Weinberg, The First Three Minutes: A Modern View of the Origin of the Universe, Basic Books (paperback and e-book, 1993, ISBN 978-0465024377).

史蒂文·溫伯格,《宇宙最初三分鐘——關於宇宙起源的現代觀點》,基礎讀物出版社(平裝,電子書,1993年,ISBN 978-0465024377)。

[1] 隨後幾年,他的估算結果雖然引起了其他物理學家的爭議,但最終還是站穩了腳跟。

[2] 參見本書第25章。

[3] 測量出地球到任一星體的距離聽起來簡單,實則不然。天體測量技術的歷史發展過程相當有趣,但與本文主題無關(因此不予討論);更翔實、通俗的闡釋可以參見基蒂·弗格森(Kitty Ferguson)的《測量宇宙——自古以來對描繪時空圖景的探索》(Measuring the Universe: Our Historic Quest to Chart the Horizons of Space and Time,沃克出版社,1999年)。

[4] 愛因斯坦認為光速是恆定的,因此一光年(光傳播一儒略年——365.25天——的距離)經計算為9 460 730 472 580.8千米。

[5] 更翔實的闡釋以及相關方程式參見赫爾奇·克拉夫(Helge Kragh),《宇宙學與爭議——兩條宇宙理論的歷史發展》(Cosmology and Controversy: The Historical Development of Two Theories of the Universe,普林斯頓大學出版社,1996年)一書的前兩個章節第3頁之後的部分。

[6] 蓋莫夫1952年撰寫的《宇宙的創生》(The Creation of the Universe)提供了更為翔實、通俗的闡述。這本書針對的讀者是那些有知識的門外漢。2012年,多佛出版社出版了該書的再版電子書。