神奇的数字零

第∞章 0的*终胜利 [终止时间] 这就是世界结束的方式： 并非一声轰鸣的巨响，而是一阵无声的呜咽。 ——T. S. 艾略特 《空心人》 一些物理学家正试图把0从他们的方程式中抹除消净，而其他一些物理学家却认为，0或许将笑到*后。科学家可能永远也无法解开宇宙的诞生之谜，但他们距离宇宙的*终结局却只有一步之遥。宇宙的终*宿命就潜藏在0中。 爱因斯坦的广义相对论容不下一个静止不变的永恒宇宙，却能容许宇宙具有不同的终*宿命。宇宙中的物质总量将决定宇宙本身的*终命运。假如宇宙的物质总量较轻，如气球一般的时空将无限膨胀增大，恒星与星系逐个毁灭，宇宙渐渐变冷并*终在热寂（heat death）状态中迎来凋亡。假如宇宙的物质总量超过了临界值水平，那么大爆炸释放的原始动力将不足以支撑气球的无限膨胀，相反，星系之间会相互拉拽，不停压缩时空结构，于是气球开始泄气缩小。压缩的速度将逐渐加快，宇宙的温度逐步上升，*后迎来终*压缩的命运——与大爆炸的情景相反，这种情况被人们称作“大塌缩”（big crunch）。我们究竟将迎来何种命运？答案近在咫尺。 天文学家凝视遥远的星系，其实就是在回溯过往的时光。距离地球*近的星系也在一百万光年之遥，来自那个星系的光束得在宇宙中寂寞地穿梭一百万年然后才能抵达地球，也就是说，我们的双眼在当下这一刻看到的其实是那个星系一百万年前的景况。 宇宙的*终命运取决于我们的时空气球的膨胀情况。如果宇宙的膨胀正不断减速，那便意味着大爆炸提供的能量已几近耗尽，而我们的宇宙将走向大塌缩。如果宇宙的膨胀速度并没有减缓，那就说明大爆炸提供的能量足以使时空结构永无止境地膨胀。 天文学家对宇宙膨胀变化的测量工作业已展开。他们以一种称为“Ia”的超新星[　由天体爆发所产生的爆发星。 ]作为标准烛火，就像哈勃的造父变星，因为几乎所有已知的Ia超新星都有相似的爆炸方式以及绝对发光度（发出的光线亮度）。哈勃利用的造父变星较为黯淡，超新星则不然，即便距离我们半个宇宙之遥也依然清晰可见。 1997年底，天文学家宣布，他们已在这些超新星的辅助下测量出了一些十分黯淡古老的星系的距离。通过它们与我们的距离可以测算它们的年龄，通过它们的多普勒偏移可以推定它们的速度，*后通过对比星系在过去不同年代的远离速度，就能推算出时空膨胀的速度。天文学家得到的答案却有些怪异。 宇宙膨胀的速度没有减弱，反而有增加的趋势。超新星反馈的数据表明，宇宙正逐渐增大，且增大的速度越来越快。如果情况真是如此，那么宇宙就不太可能走向大塌缩，因为有什么东西正在与万有引力展开对抗。于是，物理学家再次提起了宇宙常数——一个被爱因斯坦强行加入他的方程式以抵消万有引力的神秘之力。爱因斯坦犯下的*大错误也许根本就不是一个错误。 这个神秘之力或许又是源于真空。充斥整个时空的微粒对外施加微弱的推力，极其细微地拉伸时空结构。数十亿年过去之后，拉力积少成多，于是宇宙的膨胀速度就变得越来越快。我们宇宙面临的*终命运可能不是大坍缩，而是无休止的膨胀、冷却，*后热寂，而这一切皆因零点能量而起——一个为真空注入无穷微粒并在量子力学方程式中显露真貌的0。 天文学家依旧持谨慎态度。从超新星处得来的数据只是初步结果，但不断新增的观测反馈正逐步夯实这些结论的根基。其他一些相关研究也支持了超新星的反馈结果，认为宇宙将不断膨胀，并*终消亡于冷寂，而非炽烈。 “冰”还是“火”？答案是冰——由于0的威力。 超*无限 然而，如果我们确实发现了一套完整的理论， 它应该在一般的原理上及时让所有人（而不仅仅是少数科学家）所理解。 那时，我们所有人，包括哲学家、科学家以及普普通通的人， 都能参加为何我们和宇宙存在的问题的讨论。 如果我们对此找到了答案，那将是人类理性的*终*胜利—— 因为那时我们将领会上帝的旨意。 ——史蒂芬·霍金 物理学上所有大谜题的背后都潜藏着0的身影。黑洞的无限密度是除以0，无中生有的大爆炸也是除以0，真空的无穷能量还是除以0。但是，除以0的运算摧毁了数学的架构以及逻辑的框架，动摇了科学的根基。 在毕达哥拉斯生活的年代、在0出现之前的年代，纯粹的逻辑是主宰者，宇宙建构在有理数之上，昭彰着上帝的存在，一切皆有迹可循，秩序井然。他们把0与无穷从数字的国度驱逐出去，从而避开了与0有关的一连串恼人悖论。 随着科学革命的来临，基于哲学的单纯逻辑推理为基于观察的实证研究所替代。为了解释宇宙的法则，牛顿不得不将微积分中不合逻辑的部分——由除以0引发的逻辑混乱——暂时搁置一旁。 数学家与物理学家成功克服了微积分中的除以0的难题，将它重新置于合理的逻辑框架之中，于是，量子力学和广义相对论的方程式中再次出现了0的踪迹，而0又一次令科学蒙上了无穷的阴影。在充满0的宇宙中，逻辑溃不成军，量子理论和相对论土崩瓦解。为了走出困境，科学家再次着手尝试抹除0，使支配宇宙的两套法则统一为一个整体。 倘若科学家取得成功，他们就将彻底掌握宇宙的奥秘。我们将通晓从古至今支配万物（包括时空*边缘的事物）的物理法则，了解创造大爆炸时宇宙的想法，并*终领会上帝的旨意。然而，这一次，0不会轻易败下阵来。 将量子力学与广义相对论相结合的理论描述了黑洞的中心，解释了大爆炸的奇点，但至今无法用实验证实其理论的真伪。弦理论与宇宙论的论证在数学层面或许十分严密，然而，它们与毕达哥拉斯的哲学理论一样无用。它们的数学推理看似十分美丽且逻辑自洽，似乎能够解释宇宙的本质——但它们也有可能是完全错误的。 科学家唯*能够确定的是，宇宙起源于虚无，也终将归于虚无。 宇宙始于0，也终于0。