無中生有的宇宙

“爲什麼存在存在，而不是不存在？” 這個問題聽起來像是喝了三杯咖啡之後纔會問的。但它確實是西方哲學最古老、最根本的問題之一。萊布尼茨在17世紀就把它掛在嘴邊，幾百年來的哲學家們爲此絞盡腦汁，寫出了成噸的論文。 然後，物理學家勞倫斯·克勞斯來了，說：你們不用吵了，我們有答案了。 克勞斯是亞利桑那州立大學的理論物理學家，也是“起源項目”的主任。他的《無中生有的宇宙》出版於2012年，副標題就是“爲什麼有東西而不是沒有東西”。這本書的核心論點簡單到粗暴：宇宙可以從“無”中產生，不需要上帝，不需要超自然力量，不需要任何“第一推動者”。 “無”就是字面意義上的“無”——沒有空間，沒有時間，沒有物質，沒有能量，沒有任何物理定律。連“什麼都沒有”這個描述本身都太豐富了，因爲“什麼都沒有”至少還有“空間”和“時間”的框架。克勞斯說的“無”，比“什麼都沒有”還要“無”。 第一部分：從“有”追溯到“無” 要理解宇宙怎麼從“無”中產生，得先理解宇宙學在過去一百年的進展。 一、宇宙在膨脹 1929年，埃德溫·哈勃發現了一個改變一切的真相：宇宙在膨脹。所有的星系都在遠離我們，而且離得越遠的星系跑得越快。這聽起來好像我們在宇宙的中心——但其實不是。想象一個正在被吹大的氣球，氣球表面上的每個點都在遠離其他點。沒有哪個點是“中心”，膨脹是均勻的。 這個發現的推論是：如果宇宙在膨脹，那麼往回倒推，它一定曾經更小、更密、更熱。往回推到極致，就是一個無限小的點——奇點。這就是“大爆炸”的起源。 二、大爆炸不是“爆炸” 很多人想象大爆炸是一個“點”在空間裏炸開，物質飛向四面八方。這是錯的。正確的理解是：空間本身在膨脹。不是物質在空間中飛散，而是空間本身在被拉伸。沒有“外面”，因爲空間就是一切。大爆炸不是發生在空間的某個位置，而是空間本身從無到有的過程。 三、宇宙微波背景輻射——大爆炸的餘暉 1964年，兩位無線電工程師彭齊亞斯和威爾遜在調試天線時，發現了一個無法消除的“噪音”——無論天線指向哪裏，都能接收到一種微弱的、均勻的微波信號。他們一開始以爲天線上有鳥糞，清理了也沒用。後來才意識到，他們探測到的是大爆炸的餘暉——宇宙微波背景輻射。 這個發現爲大爆炸理論提供了決定性的證據，也爲彭齊亞斯和威爾遜贏得了諾貝爾獎。 四、暗物質和暗能量——我們只看到了冰山一角 這裏克勞斯提出了一個讓人謙卑的觀點：我們能看到的所有物質——恆星、行星、你、我、你手裏的手機——只佔宇宙總質能的不到5%。剩下的95%是什麼？約25%是暗物質（我們不知道它是什麼，只知道它有引力），約70%是暗能量（我們更不知道它是什麼，只知道它讓宇宙加速膨脹）。 換句話說，宇宙的大部分，我們根本不知道是什麼。 第二部分：“無”不是真的“無” 現在，讓我們回到“無”的問題。 克勞斯在書中區分了幾種不同層次的“無”： 層次一：空的空間 這是我們通常理解的“無”——房間裏沒有傢俱，瓶子裏沒有水，真空中沒有空氣。但量子力學告訴我們，這種“空的空間”並不空。粒子在虛空中不斷地產生和湮滅——這就是“量子漲落”。所謂“真空”，實際上是沸騰的、活躍的量子場。海森堡的不確定性原理告訴我們，能量和時間不能同時被精確確定，所以短時間內可以“借”能量來產生粒子對。 層次二：沒有空間 這是更深的“無”。不僅是“沒有物質”，連空間本身都沒有。空間不是“空無一物”的容器，而是物理實在的一部分。在廣義相對論中，空間可以被彎曲、被拉伸、被壓縮。那麼，空間本身是從哪裏來的？ 層次三：沒有時間，沒有物理定律 這是最深的“無”。克勞斯在書中探討了“無”是否可以包括物理定律本身。如果物理定律是宇宙的“產物”，而不是“前提”呢？這個問題觸及了哲學和物理學的邊界，也是這本書最具爭議的部分。 第三部分：宇宙如何從“無”中誕生？ 一、量子引力與“無”的漲落 如果我們將廣義相對論（描述引力）和量子力學（描述微觀世界）結合起來，會得到一個驚人的結論：時空本身可以在量子層面上產生漲落。就像粒子可以從“真空”中借能量產生一樣，宇宙本身也可以從“無”中借能量誕生。 當然，這不是憑空編造。這種思路源於霍金和哈特爾在1980年代提出的“無邊界宇宙”模型。在這個模型中，宇宙沒有“開端”和“終結”，就像地球沒有“起點”和“終點”——你繞着地球走，永遠不會掉下去。 二、引力——宇宙的“免費午餐” 克勞斯指出了一個反直覺的事實：引力是“負能量”。 爲什麼？因爲引力是吸引力，兩個物體靠近時會釋放能量（比如隕石墜落釋放熱能）。這意味着它們之間的距離減小伴隨着能量減少。如果把無限遠設爲能量零點，那麼兩個物體靠近時總能量變爲負值。 在宇宙尺度上，這意味着：宇宙的總能量——物質的正能量 + 引力的負能量——可能是零。如果總能量爲零，那麼宇宙從“無”中誕生，不需要“借”任何能量。這就是所謂的“免費午餐”宇宙。 這個觀點最早由量子宇宙學家愛德華·特賴恩在1973年提出：“我們的宇宙只是‘真空’的一次量子漲落。”他估算了一下：宇宙的總能量是零，所以它可以從“無”中產生。 三、暴脹——宇宙的“青春發育期” 1980年代，物理學家阿蘭·古斯提出了“暴脹理論”。這個理論說，在宇宙誕生後的極短時間裏（10⁻³⁵秒到10⁻³²秒），宇宙經歷了一次指數級的急速膨脹——就像吹氣球時突然用力猛吹。 暴脹理論解釋了幾個大爆炸理論解釋不了的問題： • 爲什麼宇宙在各個方向看起來都一樣（“視界問題”） • 爲什麼宇宙空間幾乎是平直的（“平坦性問題”） • 爲什麼沒有發現磁單極子（“磁單極子問題”） 更重要的是，暴脹理論指出：我們能看到的大爆炸餘暉，只是暴脹結束後“再加熱”階段的產物。暴脹本身，是從“無”中產生的。 第四部分：一個細思極恐的推論——我們生活在一個“特殊”的時代 克勞斯在書中寫了一段話，值得全文引用： “在50億年後，宇宙的膨脹將發展到這樣一個階段：所有其他星系都將退行到無法探測的距離之外。事實上，它們將以超光速的速度退行，因此探測將不可能。未來的文明將發現科學和它的一切定律，卻永遠不知道其他星系或宇宙背景輻射的存在。他們將不可避免地得出關於宇宙的錯誤結論……我們生活在一個特殊的時代——唯一一個可以通過觀測驗證我們生活在一個特殊時代的時代。” 這段話的信息量極大。 一、超光速退行不違反相對論 你可能知道，相對論說“光速是速度的上限”。但那是針對“在空間中運動”的速度。星系退行是“空間本身在膨脹”，不受光速限制。兩個相距足夠遠的星系，它們之間的空間膨脹速度可以超過光速。這意味着那些星系的光永遠無法到達我們。 二、未來的天文學家會“誤入歧途” 想象50億年後，一個文明在銀河系（或它的殘骸）中興起。他們會觀測到自己的星系和周圍的幾個鄰居，但看不到更遠的星系——因爲它們已經退行到視界之外。他們會認爲宇宙是靜態的，只有我們這一個星系。他們會推導出物理定律，但他們的宇宙學會是錯誤的。不是因爲他們笨，而是因爲證據消失了。 三、我們真的是“特殊”的 克勞斯說，我們生活在一個特殊的時代——這是唯一一個既能觀測到宇宙微波背景輻射，又能觀測到遙遠星系的時代。如果我們出現得太早，宇宙還不夠冷，背景輻射是可見光，會淹沒一切；如果我們出現得太晚，星系已經退行到視界之外。這個“巧合”並不證明有超自然力量，但確實值得我們珍惜。 第五部分：所以，我們爲什麼在這裏？ 這是全書最有哲學意味的部分。克勞斯不是哲學家，但他無法迴避這個問題。 一、宇宙沒有“目的” 這是科學給我們的最反直覺的結論之一。宇宙不“爲了”什麼而存在。它存在，只是因爲物理定律允許它存在。沒有設計者，沒有計劃，沒有“爲什麼”。 克勞斯寫道：“一個沒有目的的宇宙，既不應該讓我們沮喪，也不應該暗示我們的生活是沒有目的的。”他沒有說“生活有意義”，但他也沒有說“生活沒意義”。他說的是：意義不來自宇宙，而來自你。 二、你是一堆星塵，但這很酷 克勞斯在書中有一段廣爲流傳的話，值得全文引用： “你身體裏的每一個原子都來自一顆爆炸了的恆星。你左手的原子很可能來自一顆和你右手的原子不同的恆星。這是我所知道的關於物理學最美的事情：你們都是星塵。如果恆星沒有爆炸，你們不可能在這裏，因爲構成生命的元素——碳、氮、氧、鐵——不是在宇宙誕生之初就存在的。它們是在恆星的核熔爐中產生的，而它們進入你身體的唯一途徑，就是那些恆星慷慨地爆炸。所以，忘記耶穌吧。恆星死去，是爲了讓你今天能在這裏。” 這段話經常被誤讀爲“科學版的福音”。但克勞斯的本意不是讓你“崇拜恆星”。他的意思是：你的存在是偶然的、幸運的、不可思議的。你應該爲此感到驚奇，而不是爲此感到焦慮。 三、結論應該基於證據，而不是願望 克勞斯在書的最後寫道： “如果我們想從自己的存在、我們的意義、以及宇宙本身的意義中得出哲學結論，我們的結論應該基於經驗知識。一個真正開放的心態，意味着讓我們的想象服從現實的證據，而不是相反——不管我們是否喜歡這些結論的含義。” 這是科學精神的精髓。不是“我希望宇宙是什麼樣子”，而是“證據告訴我宇宙是什麼樣子”。 第六部分：這本書的爭議 《無中生有的宇宙》出版後，引發了不少爭議。 一、哲學家的不滿 哲學家們普遍認爲克勞斯“偷換了概念”。他們說，你物理學上的“無”不是真正的“無”——你有量子場，有物理定律，有空間。真正的“無”應該連這些都沒有。克勞斯沒有回答“爲什麼有物理定律”這個問題。 克勞斯的回應是：你們哲學家定義的“無”是你們自己的概念，我作爲物理學家，關心的是“最接近無的東西是否足以讓宇宙從它產生”。如果物理定律本身是宇宙的“產物”呢？這個問題超出了當前物理學的邊界，但也不是完全不可想象。 二、宗教人士的反對 自然，宗教人士對這本書的批評更直接。他們認爲克勞斯試圖用科學“證明上帝不存在”。克勞斯回應說：科學不能證明上帝不存在，但它表明“上帝假說”是不必要的。如果你能用自然規律解釋宇宙的起源，就不需要引入超自然實體。 三、科學界的討論 即使是物理學界內部，對這本書也有不同看法。一些物理學家認爲克勞斯把“尚未證實”的理論當成了“已被證實”的事實。暴脹理論、量子引力、多重宇宙——這些都是前沿理論，不是定論。克勞斯過於自信的語氣讓一些同行感到不安。 第七部分：這本書對中國讀者的意義 克勞斯的書對中國讀者有幾個特殊的意義。 一、用科學回應“終極問題” 在中國的文化傳統中，“天地之始”的問題更多由哲學和宗教來回答。克勞斯提供了一種全新的回答方式：用物理學來回答“爲什麼有東西而不是沒有”。不管你是否同意他的結論，這種思維方式本身就是一種啓發。 二、區分“科學”和“科學主義” 克勞斯明確區分了“科學”和“科學主義”。科學是“根據證據得出結論”，科學主義是“科學是唯一的知識來源”。克勞斯是科學家，但他不是科學主義者。他承認哲學問題的價值，只是認爲科學可以爲這些問題提供信息。 三、“意義”的重新定位 對於從小被教育“人生要有意義”的中國讀者來說，克勞斯的觀點可能是一種“解毒劑”。他說：意義不是宇宙欠你的，不是祖先留給你的，不是社會強加給你的。意義是你自己創造的。你的存在是偶然的，但正因爲是偶然的，才值得珍惜。 結語：在虛無中尋找驚奇 《無中生有的宇宙》不是一本讓人“舒服”的書。它告訴你：宇宙不欠你一個解釋。你在這裏，是一個巧合。恆星爆炸了，元素形成了，地球冷卻了，生命進化了，你出現了。 但這不是讓你沮喪的理由。恰恰相反，這是讓你驚奇的理由。 想象一下：你是一堆來自不同恆星的原子組成的集合體。你能思考自己爲什麼在這裏。你能閱讀一本書，然後產生“這個觀點我不贊同”的想法。你能仰望星空，知道那些光是在幾億年前發出的。 這難道不是一件值得慶祝的事嗎？ 克勞斯在書的結尾寫道：“我們不應該絕望，而應該謙卑地慶幸我們能夠充分利用這些天賦，慶祝我們在陽光下的短暫時刻。” 宇宙不需要有意義。你需要有意義。那是你自己的事。

#科學大師書系：無中生有的宇宙 A Universe From Nothing 本書是物理學家勞倫斯·克勞斯所著，不僅是一本前沿科學讀物，而且是一本科學哲學讀本，其無神論（或者如斯賓諾莎所稱的“自然神”）觀點得到了生物進化論學者、著名的科普作家、《自私的基因》作者理查德·道金斯的大力支持。 本書闡述了宇宙由一個奇點“大爆炸”(Big Bang) 而來，因在其極早時期“暴漲”階段發生的量子漲落而產生的些許不均衡，導致了物質的聚積、星系的形成、太陽系的產生，以及我們人類的出現。但如細細計算就會發現，這個宇宙總動量爲0，總能量（等價於質量）爲0，總角動量爲0，總電荷爲0。也就是說，這個宇宙實際上是虛的，是極早期量子漲落效應從虛無中“借”出來的，是“無中生有”的。在此過程中，哪怕存在宗教意義上的“神”，他/她/它也毫無選擇。 那麼，導致這一切的物理規律又是怎麼來的？是神創造的嗎？作者理解爲“自然神”，終極理論 (Theory of Everything) 還在苦苦追尋中，目前還沒有答案。 作者認爲，也許根本就不存在終極理論。雖然他成爲一名物理學家是因爲希望有這樣的一個理論，並且希望自己能爲發現它做出貢獻，但是作者也曾感慨，這個願望也許永遠也無法達成。他從費曼的發言中得到了安慰，完整地摘錄如下： 費曼：“人們問我：“你在尋找物理學的終極定律嗎？”不，不是的。我只想找出更多關於這個世界的信息。如果事實證明，的確有一個簡單的終極定律能解釋一切，那自然很好，這會是一個偉大的發現。但如果事實證明它就像一個有數百萬層的洋蔥，而我們厭倦了一層又一層檢視它的話，那也無可奈何。我對科學的興趣只在於更多地瞭解世界，而且瞭解得越多就越好。我只是喜歡去發現。” 宇宙創造了人類的大腦，而人類用它來思考這個宇宙。

一本不是特別容易讀的科普讀物。作者最主要的一個觀點是”虛空中的能量”。它認爲即使在真空中，也會存在一些能量。這種能量是由於不確定性原理和量子場論的影響而產生的，被稱爲量子漲落。這些漲落在極短的時間內（約爲普朗克時間，即10的負44次方秒）會導致真空中出現一些短暫的虛擬粒子-反粒子對，它們隨後又會彼此湮滅，以滿足能量守恆定律。 虛空中的能量對於我們理解宇宙的演化非常重要。根據愛因斯坦的廣義相對論，宇宙的能量密度會影響宇宙的擴張速度和形態。因此，虛空中的能量會對宇宙的演化產生影響。在《無中生有的宇宙》一書中，克勞斯指出，這種虛空能量可能是引起宇宙加速膨脹的推動力，也就是所謂的“暗能量”，它在現代宇宙學中扮演着至關重要的角色。這一觀點已經引起了廣泛的關注和討論，併爲我們理解宇宙的起源和演化提供了新的思路和可能性。

一場關於宇宙起源的硬核浪漫推演。用通俗筆觸講透高深物理，顛覆固有認知，讀完重新看懂虛無、時間與萬物存在的終極意義。

這是一本物理科普書，需要一點物理基礎，我有些地方沒有看懂。以下是摘抄 愛因斯坦提出的廣義相對論的核心就是，空間會因爲物質或能量的存在而發生彎曲。 狹義相對論中所說的是沒有東西能夠以比光速更快的速度穿越空間。但是，空間本身卻可以爲所欲爲，至少在廣義相對論中就是如此。隨着空間的膨脹，它可以攜帶着相隔遙遠的物體以超光速彼此分離，而這些物體在它們所處的空間中卻是靜止的。 弦理論認爲，基本粒子有着更爲基本的組成部分。這些更基本的組成部分不是粒子，而是像振動的弦一樣的物體。 量子力學的核心思想，其中有一條基本原則就是，只要沒人在看，任何事情都會發生。 如果僅考慮極短的時間，系統就會一直在所有可能的狀態間變化，甚至會出現一些觀測中無法看到的狀態。 如果僅考慮一瞬之間，總有東西無中生有。 在恰當的條件下，空無不僅有可能產生某些東西，而且必須產生。 空無是不穩定的，並且能無中生有。 “宇宙裏爲什麼有可見之物而不是一片空無”，答案就是“空無”是不穩定的。 在電磁量子理論中，只要粒子能夠保證在由不確定性原理所界定的時間內消失，它就可以隨意地在真空中出現。

基於目前的觀測與研究結果，作者認爲“我們的宇宙是從空無開始的。因爲這是迄今爲止最具說服力的理智選擇。” 作爲國際知名的理論物理學家，克勞斯教授用通俗易懂的語言講述了大爆之前宇宙空無之境的種種不可思議，並且對“無中生有”這一如此複雜的主題做出了清晰的解釋。 科學就像物理學家史蒂文·溫伯格所說的那樣，它並不能使相信上帝成爲不可能，但能使不信上帝成爲可能。沒有科學，一切都是奇蹟。有了科學，無中生有也不是奇蹟。

在後記中，理查德·道金斯對勞倫斯·克勞斯的這本《無中生有的宇宙》評價甚高，道金斯將它視爲宇宙學的《物種起源》，是對神學的致命一擊。 勞倫斯·克勞斯指出，科學觀基於三個主要原則：第一，遵循證據，不論它指向何方；第二，如果提出一個理論，就必須願意嘗試證明它是錯誤的，就像嘗試證明它是正確的一樣；第三，真理的終極仲裁者是實驗，而不是從信仰中得到的精神慰藉，也不是某個理性模型形式上的美麗或優雅。 大爆炸理論主要是由三個觀測結果支撐起來的，它們分別是：哈勃對宇宙膨脹的觀測結果；宇宙微波背景輻射的發現；宇宙中氫、氦和鋰等輕元素丰度的觀測值與理論值的一致性。 隨着科學家們的努力，宇宙的年齡已經可以精確到137.2億歲！大爆炸之後的宇宙並不是靜止的而是在一直在膨脹，主導宇宙膨脹的是“空無”。 作者所說的“空無”並不是說什麼都沒有，而是指的是充滿暗能量和暗物質的真空。宇宙的99%是由不可見的暗物質和比暗物質更多的暗能量構成的。暗物質很可能是某種新型的基本粒子，而暗能量的起源在當下仍然是個謎。所有跡象都在表明，它們將會決定宇宙的未來。 在傳統意義上我們的宇宙包括我們現在可以看到的和未來可能看到的一切。推而廣之，在物理上，我們的宇宙包括過去、現在和未來會對我們產生影響的一切。 作者認爲我們的宇宙是從空無開始的。宇宙是平直的，物體的牛頓引力能基本爲零，宇宙是通過一個像暴脹這樣的過程而產生的。在這個過程中，真空的能量轉變爲物質和輻射的能量。在此期間，在可觀測的尺度上，宇宙越來越接近平直的狀態。這就是科學得出的結論。科學只是促使我們找出合理的解釋，而不是讓宇宙符合我們的常識。 現代科學的出現大大減小了上帝之手的作用範圍。牛頓定律不僅嚴格限制了神靈行動的自由度，而且免去了事物運轉對超自然現象的依賴。 你可以不相信科學，但不要只因爲現代科學不能慰藉你的心，就貶低這些卓越的人類探險。 如果我們想得出人類的存在、人類的意義和宇宙本身的重要性的哲學結論，這一結論就應該以經驗知識爲基礎。一個真正開放的思想意味着我們要爲想象找到現實的證據，而不是捏造事實以迎合我們的想象，不論結果是否令我們滿意。 愛因斯坦曾經提出一個問題：在創造宇宙時，上帝是否有選擇？如果有選擇，那麼說明我們的宇宙不是唯一的，那麼在多重宇宙中可能有無窮多的組合。如果沒有，那麼這意味着哪怕是看似無所不能的上帝，在創造我們的宇宙時也沒有自由。 科學是有邊界的，它無法用上帝去解釋一切。所以它無法回答無窮盡的“爲什麼”，能結束對話的唯一辦法似乎只能是說“它就該如此”，這是上帝纔可以做到的事情。但科學可以告訴我們的是“怎麼會這樣”。 科學也是浪漫的：關於宇宙，我所知道的最富詩意的事實之一就是，其實我們身體中的每一個原子都曾經存在於某一顆爆發的恆星裏。組成你左手的原子和組成你右手的原子很有可能來自不同的恆星，而我們都是恆星的孩子，我們的身體是由星塵組成的。

這本書的上架伴隨着我正在閱讀的楊定一博士一系列的書籍，只能用渾身起雞皮疙瘩來形容。再伴隨着之前讀的臣服實驗，清醒地活，sadhguru的內在工程，你值得過更好的生活(忽略奇怪的書名譯名) ，一塊塊拼圖慢慢拼湊在一起。這個過程實在美妙。

在我看來不是一本夠格的科普書，對大衆太深，太跳躍，對專業人士又可能太淺 書中只有完全能看懂的部分和完全看不懂的部分。能看懂的部分就是一些哲學的討論，以及一些準備工作，然後突然跳躍到完全不懂的部分。 比方說，空間的膨脹的細節是什麼？我們知道光線會紅移，那麼，身處其中的粒子的尺度會變化嗎？所謂的真空的能量究竟是怎樣體現的？它的效應是什麼？是質量和引力嗎？爲什麼真空的能量一定是常數？ 當我們談論空間的性質的時候，是不是說這個空間的性質與空間中的粒子本身無關，那麼是怎樣對空間產生作用，使空間膨脹的？空間中有能量，似乎意味着有質量，那麼，空間有質量分佈嗎？還是隻有曲率這個性質？如果空間不是均勻的，這種不均勻和質量分佈有關嗎？ 很多話作者是一再重複的，但是似乎都是在圍繞着某些話反覆說，從沒有進入內部，多聊一聊機制，哪怕只是猜測 反過來，也許是因爲這些領域實際上還有很多是未解之謎，並不像作者說的那麼篤定，可以預測千億年之後的狀況

這本書有很多問題非常棒，探討宇宙的起源，無中生有隻是一種可能，追問前因永無止境。無中生有的原因量子漲落，那爲何會有量子漲落呢？如果神是原因，那又是誰創造了神?這個問題追問下去，最終可能得到這個東西自來就有永恆存在沒有前因這種敷衍的答案，這個答案本質是逃避了問題。也許正確的姿態是保持開放，承認這個問題永遠無法得到終極解答。