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和物質效應相反。物質使膨脹率緩慢下來,並最終能使之停止而且反轉。另一方面,真空能量使膨脹加速,正如暴脹那樣。事實上,真空能量恰恰如在第一章中提到的宇宙常數那樣行為。那是愛因斯坦在1917年意識到,他的原先的方程不能允許一個代表靜態宇宙的解時,加到方程上去的。在哈勃發現了宇宙膨脹之後,將這一項家到方程上的動機即不復存在,而愛因斯坦將宇宙常數當作一項錯誤的拒絕。
然而,著也許是根本就不是錯誤。正如在第二章中描述的,我們現在意識到,量子論意味著時空中充滿了量子漲落。在一中超對稱的理論中,這些基態起伏的無限 大的正的和負的能量被完全對消,甚至連小的有限的真空能量都不遺留下來。僅有的令人驚訝的是,真空能量這麼接近於零,這一點在不久前還沒有這麼顯明。這也許是人擇原理的另一個例子。具有更大的真空能量的歷史不會形成星系,也就不包含能夠詢問這個問題的生物:“威嚇真空能量這麼低?”
我們從各種觀測可以試圖確定宇宙中物質和真空的能量。我們可以用一張圖來表明此結果,水平方向代表物質的密度而垂直方向表示能量。點線顯示智慧生命能夠發展的區或邊緣。
在這張圖上分別標出對應於超星系,物質成團和微波背景的觀測區域。幸運的是,這三個區域有一個共同的交集。如果物質密度和真空能量處於這個交集,它意味著宇宙膨脹在長期變緩慢之後已開始重新加速。看來暴脹可能是自然的一個定律。
我們在這一章中已經看到,如何按照浩渺宇宙在虛時間中的歷史來解釋它的行為。這個虛時間中的歷史是細小的略微平坦的球面。它酷似哈姆雷特的果殼,然而這個果殼把在實時間中發生的一切都作為密碼儲存在它上面。這樣哈姆雷特是完全正確的。我們也許是被束縛在果殼之中,而仍然自以為無限空間之王。
第四章 預言未來
黑洞中的資訊喪失如何降低我們預言未來的能力。
人類總是想控制未來,或者至少要預言將來發生什麼。這就是為何占星術如此流行的原因。占星術宣稱地球上的事件和行星劃過天穹的運動相關聯。如果占星家們膽敢冒險並作出可被檢驗的確定的預言的話,這便是或者將會是科學上可以檢驗的假使。然而,他們識相的很,所做的預報都是這麼模糊,使得對任何結果都能左右逢源。諸如“個人關係可能緊張”或者“你將有一個高報酬的機會”等等斷言永遠不會被證偽。
但是科學家不信占星術的真正原因不是因為科學證據或者噶毋寧說缺乏科學證據,而是它和已被實驗檢驗的其他理論不協調。在哥白尼和伽利略發現行星圍太陽而非地球公轉,而且牛頓發現制約它們運動的定律後,占星術變成極其難以置信。為什麼從地球上看到其他行星相對於天空背景的位置和較小行星上的自稱為智慧生命的巨分子有任何關聯呢?而這正是占星學要讓我們相信的。在本書描述的某些理論和迄今經受住檢驗的理論相協調,所以我們相信它們。
牛頓定律和其他物理理論的成功導致科學宿命論的觀念。它是在19世紀初去法國科學家拉普拉斯侯爵首次表述的。拉普拉斯建議,如果我們知道在某一時刻宇宙所有粒子的位置和速度,則物理定律應允許我們預言宇宙在過去或將來任何時刻的狀態。
換言之,如果科學宿命論成立,我們在原則上邊能夠預言將來,而不必藉助於占星術。當然在實際上甚至簡單得像牛頓引力論那樣的東西也會匯出對於多於二個粒子的情形都不能得到準確的方程。況且,方程經常具有所謂混沌的性質,這樣在某一時刻位置或速度的微小變化會匯出在將來完全不同的行為。《侏羅紀公園》的觀眾都知道,在一處很小的擾動會在另一處引起鉅變。一隻蝴蝶在東經鼓翼會在紐約中央公園引起巨大雨。麻煩在於,事件的序列是不可重複的。蝴蝶一下回鼓翼時,一大堆其他因素將會不同並且也影響天氣。這就是天氣預報這麼不可靠的原因。
這樣,雖然在原則上,量子電動力學定律應該允許我們去計算化學和生物學中的一切,我們在從數學方程預言人類行為方面並沒有長足長進。儘管這些顯示的困難,大多數科學家仍然自我安慰,認為在原則上,將來是可以預言的。
起初看來,宿命論似乎還受到了不正確定性原理的威脅。不正確定性原理講,我們不能在同一時刻準確地測量一個粒子的位置和速度。我們把位置測量得越精確,就把速度確定越不準確,反之亦然。而拉普拉斯的科學宿命論堅持,如果我們知道在某一瞬間的粒子位置