无中生有的宇宙

“为什么存在存在，而不是不存在？” 这个问题听起来像是喝了三杯咖啡之后才会问的。但它确实是西方哲学最古老、最根本的问题之一。莱布尼茨在17世纪就把它挂在嘴边，几百年来的哲学家们为此绞尽脑汁，写出了成吨的论文。 然后，物理学家劳伦斯·克劳斯来了，说：你们不用吵了，我们有答案了。 克劳斯是亚利桑那州立大学的理论物理学家，也是“起源项目”的主任。他的《无中生有的宇宙》出版于2012年，副标题就是“为什么有东西而不是没有东西”。这本书的核心论点简单到粗暴：宇宙可以从“无”中产生，不需要上帝，不需要超自然力量，不需要任何“第一推动者”。 “无”就是字面意义上的“无”——没有空间，没有时间，没有物质，没有能量，没有任何物理定律。连“什么都没有”这个描述本身都太丰富了，因为“什么都没有”至少还有“空间”和“时间”的框架。克劳斯说的“无”，比“什么都没有”还要“无”。 第一部分：从“有”追溯到“无” 要理解宇宙怎么从“无”中产生，得先理解宇宙学在过去一百年的进展。 一、宇宙在膨胀 1929年，埃德温·哈勃发现了一个改变一切的真相：宇宙在膨胀。所有的星系都在远离我们，而且离得越远的星系跑得越快。这听起来好像我们在宇宙的中心——但其实不是。想象一个正在被吹大的气球，气球表面上的每个点都在远离其他点。没有哪个点是“中心”，膨胀是均匀的。 这个发现的推论是：如果宇宙在膨胀，那么往回倒推，它一定曾经更小、更密、更热。往回推到极致，就是一个无限小的点——奇点。这就是“大爆炸”的起源。 二、大爆炸不是“爆炸” 很多人想象大爆炸是一个“点”在空间里炸开，物质飞向四面八方。这是错的。正确的理解是：空间本身在膨胀。不是物质在空间中飞散，而是空间本身在被拉伸。没有“外面”，因为空间就是一切。大爆炸不是发生在空间的某个位置，而是空间本身从无到有的过程。 三、宇宙微波背景辐射——大爆炸的余晖 1964年，两位无线电工程师彭齐亚斯和威尔逊在调试天线时，发现了一个无法消除的“噪音”——无论天线指向哪里，都能接收到一种微弱的、均匀的微波信号。他们一开始以为天线上有鸟粪，清理了也没用。后来才意识到，他们探测到的是大爆炸的余晖——宇宙微波背景辐射。 这个发现为大爆炸理论提供了决定性的证据，也为彭齐亚斯和威尔逊赢得了诺贝尔奖。 四、暗物质和暗能量——我们只看到了冰山一角 这里克劳斯提出了一个让人谦卑的观点：我们能看到的所有物质——恒星、行星、你、我、你手里的手机——只占宇宙总质能的不到5%。剩下的95%是什么？约25%是暗物质（我们不知道它是什么，只知道它有引力），约70%是暗能量（我们更不知道它是什么，只知道它让宇宙加速膨胀）。 换句话说，宇宙的大部分，我们根本不知道是什么。 第二部分：“无”不是真的“无” 现在，让我们回到“无”的问题。 克劳斯在书中区分了几种不同层次的“无”： 层次一：空的空间 这是我们通常理解的“无”——房间里没有家具，瓶子里没有水，真空中没有空气。但量子力学告诉我们，这种“空的空间”并不空。粒子在虚空中不断地产生和湮灭——这就是“量子涨落”。所谓“真空”，实际上是沸腾的、活跃的量子场。海森堡的不确定性原理告诉我们，能量和时间不能同时被精确确定，所以短时间内可以“借”能量来产生粒子对。 层次二：没有空间 这是更深的“无”。不仅是“没有物质”，连空间本身都没有。空间不是“空无一物”的容器，而是物理实在的一部分。在广义相对论中，空间可以被弯曲、被拉伸、被压缩。那么，空间本身是从哪里来的？ 层次三：没有时间，没有物理定律 这是最深的“无”。克劳斯在书中探讨了“无”是否可以包括物理定律本身。如果物理定律是宇宙的“产物”，而不是“前提”呢？这个问题触及了哲学和物理学的边界，也是这本书最具争议的部分。 第三部分：宇宙如何从“无”中诞生？ 一、量子引力与“无”的涨落 如果我们将广义相对论（描述引力）和量子力学（描述微观世界）结合起来，会得到一个惊人的结论：时空本身可以在量子层面上产生涨落。就像粒子可以从“真空”中借能量产生一样，宇宙本身也可以从“无”中借能量诞生。 当然，这不是凭空编造。这种思路源于霍金和哈特尔在1980年代提出的“无边界宇宙”模型。在这个模型中，宇宙没有“开端”和“终结”，就像地球没有“起点”和“终点”——你绕着地球走，永远不会掉下去。 二、引力——宇宙的“免费午餐” 克劳斯指出了一个反直觉的事实：引力是“负能量”。 为什么？因为引力是吸引力，两个物体靠近时会释放能量（比如陨石坠落释放热能）。这意味着它们之间的距离减小伴随着能量减少。如果把无限远设为能量零点，那么两个物体靠近时总能量变为负值。 在宇宙尺度上，这意味着：宇宙的总能量——物质的正能量 + 引力的负能量——可能是零。如果总能量为零，那么宇宙从“无”中诞生，不需要“借”任何能量。这就是所谓的“免费午餐”宇宙。 这个观点最早由量子宇宙学家爱德华·特赖恩在1973年提出：“我们的宇宙只是‘真空’的一次量子涨落。”他估算了一下：宇宙的总能量是零，所以它可以从“无”中产生。 三、暴胀——宇宙的“青春发育期” 1980年代，物理学家阿兰·古斯提出了“暴胀理论”。这个理论说，在宇宙诞生后的极短时间里（10⁻³⁵秒到10⁻³²秒），宇宙经历了一次指数级的急速膨胀——就像吹气球时突然用力猛吹。 暴胀理论解释了几个大爆炸理论解释不了的问题： • 为什么宇宙在各个方向看起来都一样（“视界问题”） • 为什么宇宙空间几乎是平直的（“平坦性问题”） • 为什么没有发现磁单极子（“磁单极子问题”） 更重要的是，暴胀理论指出：我们能看到的大爆炸余晖，只是暴胀结束后“再加热”阶段的产物。暴胀本身，是从“无”中产生的。 第四部分：一个细思极恐的推论——我们生活在一个“特殊”的时代 克劳斯在书中写了一段话，值得全文引用： “在50亿年后，宇宙的膨胀将发展到这样一个阶段：所有其他星系都将退行到无法探测的距离之外。事实上，它们将以超光速的速度退行，因此探测将不可能。未来的文明将发现科学和它的一切定律，却永远不知道其他星系或宇宙背景辐射的存在。他们将不可避免地得出关于宇宙的错误结论……我们生活在一个特殊的时代——唯一一个可以通过观测验证我们生活在一个特殊时代的时代。” 这段话的信息量极大。 一、超光速退行不违反相对论 你可能知道，相对论说“光速是速度的上限”。但那是针对“在空间中运动”的速度。星系退行是“空间本身在膨胀”，不受光速限制。两个相距足够远的星系，它们之间的空间膨胀速度可以超过光速。这意味着那些星系的光永远无法到达我们。 二、未来的天文学家会“误入歧途” 想象50亿年后，一个文明在银河系（或它的残骸）中兴起。他们会观测到自己的星系和周围的几个邻居，但看不到更远的星系——因为它们已经退行到视界之外。他们会认为宇宙是静态的，只有我们这一个星系。他们会推导出物理定律，但他们的宇宙学会是错误的。不是因为他们笨，而是因为证据消失了。 三、我们真的是“特殊”的 克劳斯说，我们生活在一个特殊的时代——这是唯一一个既能观测到宇宙微波背景辐射，又能观测到遥远星系的时代。如果我们出现得太早，宇宙还不够冷，背景辐射是可见光，会淹没一切；如果我们出现得太晚，星系已经退行到视界之外。这个“巧合”并不证明有超自然力量，但确实值得我们珍惜。 第五部分：所以，我们为什么在这里？ 这是全书最有哲学意味的部分。克劳斯不是哲学家，但他无法回避这个问题。 一、宇宙没有“目的” 这是科学给我们的最反直觉的结论之一。宇宙不“为了”什么而存在。它存在，只是因为物理定律允许它存在。没有设计者，没有计划，没有“为什么”。 克劳斯写道：“一个没有目的的宇宙，既不应该让我们沮丧，也不应该暗示我们的生活是没有目的的。”他没有说“生活有意义”，但他也没有说“生活没意义”。他说的是：意义不来自宇宙，而来自你。 二、你是一堆星尘，但这很酷 克劳斯在书中有一段广为流传的话，值得全文引用： “你身体里的每一个原子都来自一颗爆炸了的恒星。你左手的原子很可能来自一颗和你右手的原子不同的恒星。这是我所知道的关于物理学最美的事情：你们都是星尘。如果恒星没有爆炸，你们不可能在这里，因为构成生命的元素——碳、氮、氧、铁——不是在宇宙诞生之初就存在的。它们是在恒星的核熔炉中产生的，而它们进入你身体的唯一途径，就是那些恒星慷慨地爆炸。所以，忘记耶稣吧。恒星死去，是为了让你今天能在这里。” 这段话经常被误读为“科学版的福音”。但克劳斯的本意不是让你“崇拜恒星”。他的意思是：你的存在是偶然的、幸运的、不可思议的。你应该为此感到惊奇，而不是为此感到焦虑。 三、结论应该基于证据，而不是愿望 克劳斯在书的最后写道： “如果我们想从自己的存在、我们的意义、以及宇宙本身的意义中得出哲学结论，我们的结论应该基于经验知识。一个真正开放的心态，意味着让我们的想象服从现实的证据，而不是相反——不管我们是否喜欢这些结论的含义。” 这是科学精神的精髓。不是“我希望宇宙是什么样子”，而是“证据告诉我宇宙是什么样子”。 第六部分：这本书的争议 《无中生有的宇宙》出版后，引发了不少争议。 一、哲学家的不满 哲学家们普遍认为克劳斯“偷换了概念”。他们说，你物理学上的“无”不是真正的“无”——你有量子场，有物理定律，有空间。真正的“无”应该连这些都没有。克劳斯没有回答“为什么有物理定律”这个问题。 克劳斯的回应是：你们哲学家定义的“无”是你们自己的概念，我作为物理学家，关心的是“最接近无的东西是否足以让宇宙从它产生”。如果物理定律本身是宇宙的“产物”呢？这个问题超出了当前物理学的边界，但也不是完全不可想象。 二、宗教人士的反对 自然，宗教人士对这本书的批评更直接。他们认为克劳斯试图用科学“证明上帝不存在”。克劳斯回应说：科学不能证明上帝不存在，但它表明“上帝假说”是不必要的。如果你能用自然规律解释宇宙的起源，就不需要引入超自然实体。 三、科学界的讨论 即使是物理学界内部，对这本书也有不同看法。一些物理学家认为克劳斯把“尚未证实”的理论当成了“已被证实”的事实。暴胀理论、量子引力、多重宇宙——这些都是前沿理论，不是定论。克劳斯过于自信的语气让一些同行感到不安。 第七部分：这本书对中国读者的意义 克劳斯的书对中国读者有几个特殊的意义。 一、用科学回应“终极问题” 在中国的文化传统中，“天地之始”的问题更多由哲学和宗教来回答。克劳斯提供了一种全新的回答方式：用物理学来回答“为什么有东西而不是没有”。不管你是否同意他的结论，这种思维方式本身就是一种启发。 二、区分“科学”和“科学主义” 克劳斯明确区分了“科学”和“科学主义”。科学是“根据证据得出结论”，科学主义是“科学是唯一的知识来源”。克劳斯是科学家，但他不是科学主义者。他承认哲学问题的价值，只是认为科学可以为这些问题提供信息。 三、“意义”的重新定位 对于从小被教育“人生要有意义”的中国读者来说，克劳斯的观点可能是一种“解毒剂”。他说：意义不是宇宙欠你的，不是祖先留给你的，不是社会强加给你的。意义是你自己创造的。你的存在是偶然的，但正因为是偶然的，才值得珍惜。 结语：在虚无中寻找惊奇 《无中生有的宇宙》不是一本让人“舒服”的书。它告诉你：宇宙不欠你一个解释。你在这里，是一个巧合。恒星爆炸了，元素形成了，地球冷却了，生命进化了，你出现了。 但这不是让你沮丧的理由。恰恰相反，这是让你惊奇的理由。 想象一下：你是一堆来自不同恒星的原子组成的集合体。你能思考自己为什么在这里。你能阅读一本书，然后产生“这个观点我不赞同”的想法。你能仰望星空，知道那些光是在几亿年前发出的。 这难道不是一件值得庆祝的事吗？ 克劳斯在书的结尾写道：“我们不应该绝望，而应该谦卑地庆幸我们能够充分利用这些天赋，庆祝我们在阳光下的短暂时刻。” 宇宙不需要有意义。你需要有意义。那是你自己的事。

#科学大师书系：无中生有的宇宙 A Universe From Nothing 本书是物理学家劳伦斯·克劳斯所著，不仅是一本前沿科学读物，而且是一本科学哲学读本，其无神论（或者如斯宾诺莎所称的“自然神”）观点得到了生物进化论学者、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。 本书阐述了宇宙由一个奇点“大爆炸”(Big Bang) 而来，因在其极早时期“暴涨”阶段发生的量子涨落而产生的些许不均衡，导致了物质的聚积、星系的形成、太阳系的产生，以及我们人类的出现。但如细细计算就会发现，这个宇宙总动量为0，总能量（等价于质量）为0，总角动量为0，总电荷为0。也就是说，这个宇宙实际上是虚的，是极早期量子涨落效应从虚无中“借”出来的，是“无中生有”的。在此过程中，哪怕存在宗教意义上的“神”，他/她/它也毫无选择。 那么，导致这一切的物理规律又是怎么来的？是神创造的吗？作者理解为“自然神”，终极理论 (Theory of Everything) 还在苦苦追寻中，目前还没有答案。 作者认为，也许根本就不存在终极理论。虽然他成为一名物理学家是因为希望有这样的一个理论，并且希望自己能为发现它做出贡献，但是作者也曾感慨，这个愿望也许永远也无法达成。他从费曼的发言中得到了安慰，完整地摘录如下： 费曼：“人们问我：“你在寻找物理学的终极定律吗？”不，不是的。我只想找出更多关于这个世界的信息。如果事实证明，的确有一个简单的终极定律能解释一切，那自然很好，这会是一个伟大的发现。但如果事实证明它就像一个有数百万层的洋葱，而我们厌倦了一层又一层检视它的话，那也无可奈何。我对科学的兴趣只在于更多地了解世界，而且了解得越多就越好。我只是喜欢去发现。” 宇宙创造了人类的大脑，而人类用它来思考这个宇宙。

一本不是特别容易读的科普读物。作者最主要的一个观点是”虚空中的能量”。它认为即使在真空中，也会存在一些能量。这种能量是由于不确定性原理和量子场论的影响而产生的，被称为量子涨落。这些涨落在极短的时间内（约为普朗克时间，即10的负44次方秒）会导致真空中出现一些短暂的虚拟粒子-反粒子对，它们随后又会彼此湮灭，以满足能量守恒定律。 虚空中的能量对于我们理解宇宙的演化非常重要。根据爱因斯坦的广义相对论，宇宙的能量密度会影响宇宙的扩张速度和形态。因此，虚空中的能量会对宇宙的演化产生影响。在《无中生有的宇宙》一书中，克劳斯指出，这种虚空能量可能是引起宇宙加速膨胀的推动力，也就是所谓的“暗能量”，它在现代宇宙学中扮演着至关重要的角色。这一观点已经引起了广泛的关注和讨论，并为我们理解宇宙的起源和演化提供了新的思路和可能性。

一场关于宇宙起源的硬核浪漫推演。用通俗笔触讲透高深物理，颠覆固有认知，读完重新看懂虚无、时间与万物存在的终极意义。

这是一本物理科普书，需要一点物理基础，我有些地方没有看懂。以下是摘抄 爱因斯坦提出的广义相对论的核心就是，空间会因为物质或能量的存在而发生弯曲。 狭义相对论中所说的是没有东西能够以比光速更快的速度穿越空间。但是，空间本身却可以为所欲为，至少在广义相对论中就是如此。随着空间的膨胀，它可以携带着相隔遥远的物体以超光速彼此分离，而这些物体在它们所处的空间中却是静止的。 弦理论认为，基本粒子有着更为基本的组成部分。这些更基本的组成部分不是粒子，而是像振动的弦一样的物体。 量子力学的核心思想，其中有一条基本原则就是，只要没人在看，任何事情都会发生。 如果仅考虑极短的时间，系统就会一直在所有可能的状态间变化，甚至会出现一些观测中无法看到的状态。 如果仅考虑一瞬之间，总有东西无中生有。 在恰当的条件下，空无不仅有可能产生某些东西，而且必须产生。 空无是不稳定的，并且能无中生有。 “宇宙里为什么有可见之物而不是一片空无”，答案就是“空无”是不稳定的。 在电磁量子理论中，只要粒子能够保证在由不确定性原理所界定的时间内消失，它就可以随意地在真空中出现。

基于目前的观测与研究结果，作者认为“我们的宇宙是从空无开始的。因为这是迄今为止最具说服力的理智选择。” 作为国际知名的理论物理学家，克劳斯教授用通俗易懂的语言讲述了大爆之前宇宙空无之境的种种不可思议，并且对“无中生有”这一如此复杂的主题做出了清晰的解释。 科学就像物理学家史蒂文·温伯格所说的那样，它并不能使相信上帝成为不可能，但能使不信上帝成为可能。没有科学，一切都是奇迹。有了科学，无中生有也不是奇迹。

在后记中，理查德·道金斯对劳伦斯·克劳斯的这本《无中生有的宇宙》评价甚高，道金斯将它视为宇宙学的《物种起源》，是对神学的致命一击。 劳伦斯·克劳斯指出，科学观基于三个主要原则：第一，遵循证据，不论它指向何方；第二，如果提出一个理论，就必须愿意尝试证明它是错误的，就像尝试证明它是正确的一样；第三，真理的终极仲裁者是实验，而不是从信仰中得到的精神慰藉，也不是某个理性模型形式上的美丽或优雅。 大爆炸理论主要是由三个观测结果支撑起来的，它们分别是：哈勃对宇宙膨胀的观测结果；宇宙微波背景辐射的发现；宇宙中氢、氦和锂等轻元素丰度的观测值与理论值的一致性。 随着科学家们的努力，宇宙的年龄已经可以精确到137.2亿岁！大爆炸之后的宇宙并不是静止的而是在一直在膨胀，主导宇宙膨胀的是“空无”。 作者所说的“空无”并不是说什么都没有，而是指的是充满暗能量和暗物质的真空。宇宙的99%是由不可见的暗物质和比暗物质更多的暗能量构成的。暗物质很可能是某种新型的基本粒子，而暗能量的起源在当下仍然是个谜。所有迹象都在表明，它们将会决定宇宙的未来。 在传统意义上我们的宇宙包括我们现在可以看到的和未来可能看到的一切。推而广之，在物理上，我们的宇宙包括过去、现在和未来会对我们产生影响的一切。 作者认为我们的宇宙是从空无开始的。宇宙是平直的，物体的牛顿引力能基本为零，宇宙是通过一个像暴胀这样的过程而产生的。在这个过程中，真空的能量转变为物质和辐射的能量。在此期间，在可观测的尺度上，宇宙越来越接近平直的状态。这就是科学得出的结论。科学只是促使我们找出合理的解释，而不是让宇宙符合我们的常识。 现代科学的出现大大减小了上帝之手的作用范围。牛顿定律不仅严格限制了神灵行动的自由度，而且免去了事物运转对超自然现象的依赖。 你可以不相信科学，但不要只因为现代科学不能慰藉你的心，就贬低这些卓越的人类探险。 如果我们想得出人类的存在、人类的意义和宇宙本身的重要性的哲学结论，这一结论就应该以经验知识为基础。一个真正开放的思想意味着我们要为想象找到现实的证据，而不是捏造事实以迎合我们的想象，不论结果是否令我们满意。 爱因斯坦曾经提出一个问题：在创造宇宙时，上帝是否有选择？如果有选择，那么说明我们的宇宙不是唯一的，那么在多重宇宙中可能有无穷多的组合。如果没有，那么这意味着哪怕是看似无所不能的上帝，在创造我们的宇宙时也没有自由。 科学是有边界的，它无法用上帝去解释一切。所以它无法回答无穷尽的“为什么”，能结束对话的唯一办法似乎只能是说“它就该如此”，这是上帝才可以做到的事情。但科学可以告诉我们的是“怎么会这样”。 科学也是浪漫的：关于宇宙，我所知道的最富诗意的事实之一就是，其实我们身体中的每一个原子都曾经存在于某一颗爆发的恒星里。组成你左手的原子和组成你右手的原子很有可能来自不同的恒星，而我们都是恒星的孩子，我们的身体是由星尘组成的。

这本书的上架伴随着我正在阅读的杨定一博士一系列的书籍，只能用浑身起鸡皮疙瘩来形容。再伴随着之前读的臣服实验，清醒地活，sadhguru的内在工程，你值得过更好的生活(忽略奇怪的书名译名) ，一块块拼图慢慢拼凑在一起。这个过程实在美妙。

在我看来不是一本够格的科普书，对大众太深，太跳跃，对专业人士又可能太浅 书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学的讨论，以及一些准备工作，然后突然跳跃到完全不懂的部分。 比方说，空间的膨胀的细节是什么？我们知道光线会红移，那么，身处其中的粒子的尺度会变化吗？所谓的真空的能量究竟是怎样体现的？它的效应是什么？是质量和引力吗？为什么真空的能量一定是常数？ 当我们谈论空间的性质的时候，是不是说这个空间的性质与空间中的粒子本身无关，那么是怎样对空间产生作用，使空间膨胀的？空间中有能量，似乎意味着有质量，那么，空间有质量分布吗？还是只有曲率这个性质？如果空间不是均匀的，这种不均匀和质量分布有关吗？ 很多话作者是一再重复的，但是似乎都是在围绕着某些话反复说，从没有进入内部，多聊一聊机制，哪怕只是猜测 反过来，也许是因为这些领域实际上还有很多是未解之谜，并不像作者说的那么笃定，可以预测千亿年之后的状况

这本书有很多问题非常棒，探讨宇宙的起源，无中生有只是一种可能，追问前因永无止境。无中生有的原因量子涨落，那为何会有量子涨落呢？如果神是原因，那又是谁创造了神?这个问题追问下去，最终可能得到这个东西自来就有永恒存在没有前因这种敷衍的答案，这个答案本质是逃避了问题。也许正确的姿态是保持开放，承认这个问题永远无法得到终极解答。