【正文】 激怒，我覺得他濫用了我的事件視界面積增加的發(fā)現(xiàn)。 我們知道，任何東西都不能從黑洞的事件視界之內(nèi)逃逸出來，何以黑洞會(huì)發(fā)射 粒子呢？量子理論給我們的回答是 ，粒子不是從黑洞里面出來的，而是從緊靠黑洞 的事件視界的外面的“空”的空間來的！我們可以用以下的方法去理解它：我們以 為是“真空”的空間不能是完全空的，因?yàn)槟蔷蜁?huì)意味著諸如引力場(chǎng)和電磁場(chǎng)的所 有場(chǎng)都必須剛好是零。所以，如果存在黑洞， 帶有負(fù)能量的虛粒子落到黑洞里變成實(shí)粒子或?qū)嵎戳Ｗ邮强赡艿摹? 但是即使那時(shí)候，它的溫度是如此之低，以至于要用 100 億億億億億億億億年（ 1后面跟 66個(gè) O） 才全部蒸發(fā)完。然而，這個(gè)背景可以是也可能是除了太初黑洞之外的過 程產(chǎn)生的。但是，如果一個(gè)黑洞已經(jīng)輻射了 100至 200億年， 不在過去或?qū)淼膸装偃f年里，而是 在未來的若干年里到達(dá)它生命的終結(jié)的可能性 真是相當(dāng)??！所以在你的研究津貼用光之前，為了有一合理的機(jī)會(huì)看到爆炸，必須 找到在大約 1 光年距離之內(nèi)檢測(cè)任何爆炸的方法。只有當(dāng)早期宇宙是非常光滑和均勻的，并有很高的壓力，人們才能解釋為 何沒有觀測(cè)到太初黑洞。這是量子力學(xué)能夠去掉廣義相對(duì)論預(yù)言 的奇點(diǎn)的第一個(gè)跡象。我對(duì)伽利略之所以有一種強(qiáng)烈的認(rèn)同感，其部分原因是剛好我出生于他死 后的 300 年！ 為了解釋我和其他人關(guān)于量子力學(xué)如何影響宇宙的起源和命運(yùn)的思想，必須首 先按照“熱大爆炸模型”來理解為大家所接受的宇宙歷史。然而，中微子和反中微子并沒有互相湮滅掉，因?yàn)檫@些粒子和它 們自己以及其他粒子的作用非常微弱，所以直到今天它們 應(yīng)該仍然存在。這正是彭齊亞斯和威爾遜在 1965年發(fā)現(xiàn)的輻射。正如同我們的太陽一樣，它們將氫燃燒成氦，并將得到的能量以 熱和光的形式輻射出來。人們認(rèn)為，它們可能是作為原子的偶然 結(jié)合形成叫做宏觀分子的大結(jié)構(gòu)的結(jié)果而在海洋中發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒑Ｑ笾械? 其他原子聚集成類 似的結(jié)構(gòu)。 （ 4） 盡管在大尺度上宇宙是如此的一致和均 勻，它卻包含有局部的無規(guī)性， 諸如恒星和星系。這里含蓄地假定，或者宇宙是空 間無限的，或者存在無限多宇宙。在這些區(qū)域中，如果智慧生物觀察到他們?cè)谟钪娴奈恢脻M 足那些為他們生存所需的條件，他們不應(yīng)感到驚訝。當(dāng)然，也許存在其他形式的、甚至還沒被科學(xué)幻想作家夢(mèng)想過的智 慧生命。如果這樣，則一個(gè)從 某些隨機(jī)的初始條件發(fā)展而來的宇宙，應(yīng)當(dāng)包含許多光滑的、一致的并適合智慧生 命演化的區(qū)域。液態(tài)水是對(duì)稱的，它在任何一點(diǎn)和任何方向上都是相同的。 暴漲的思想還能解釋為何宇宙存在這么多物質(zhì)。這樣，可用以制造粒子 的總能量變得非常大。聽眾席中有一年輕的蘇聯(lián)人 —— 莫斯科 列別提夫研究所的安德雷費(fèi)拉以其不差的魅力說服了英國(guó)航空公司向她和我免費(fèi)提供協(xié)和式飛機(jī)的宣傳 旅行座席。后來的工作還對(duì)極早期宇宙中是否存在這類所需要的相變提出懷疑。這樣，必定存在不會(huì)產(chǎn)生我們今天 所觀察到的宇宙的初始結(jié)構(gòu)。 然而，當(dāng)人們實(shí)際去進(jìn)行這些求和時(shí)，就遇到了嚴(yán)重的技術(shù)問題。它們的途徑看起來似乎被引 力場(chǎng)折彎了。這兒就沒有使科學(xué)定律失效的奇點(diǎn)，也就是不存在在該處 必須祈求上帝或某些新的定律給空間一時(shí)間設(shè)定邊界條件的空間 — 時(shí)間邊緣。拉卻爾和約納遜空間 — 時(shí)間就像是地球的表面，只不過多了兩維。在歐幾里德空間 — 時(shí)間 中，時(shí)間方向和空間方向沒有不同之處。其中一個(gè)就是它必須和費(fèi) 因曼提出的按照對(duì)歷史求和的量子力學(xué)表述相一致。然 而，絕不是任何一種初始結(jié)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生像我們所觀察到的宇宙。在西方，現(xiàn)在他們和 林德分享以緩慢對(duì)稱破缺的思想為基礎(chǔ)，并發(fā)現(xiàn)所謂新暴漲模型的榮譽(yù)。莫斯便越俎代庖，為同 一雜志寫了一篇短文。結(jié)果宇宙變成一種非常不一致 的狀態(tài)，有些 區(qū)域仍具有不同力之間的對(duì)稱。這時(shí)當(dāng)宇宙變大時(shí)，物 質(zhì)能量密度下降。 18 在這樣一個(gè)其膨脹由宇宙常數(shù)加速、而不由物質(zhì)的引力吸引使之減慢的宇宙中， 早期宇宙中的光線就有足夠的時(shí)間從一個(gè)地方傳到另一個(gè)地方。正如早先我們討論的 ，人們預(yù)料 在這么高的溫度下，強(qiáng)和弱核力及電磁力都被統(tǒng)一成一個(gè)單獨(dú)的力。然而 強(qiáng)人擇原理卻宣布，這整個(gè)龐大的構(gòu)造僅僅是為我們的緣故而存在， 這是非常難以 令人置信的。至少現(xiàn)在，我們不能從理論上預(yù)言這些數(shù)值 —— 我們必須由觀察找到 它們。這就是被稱為人擇原理的一個(gè)應(yīng)用的例子 。只有假定這種秩序不但應(yīng)用于定律，而且應(yīng)用于在空間 — 時(shí)間邊界處所給定的宇宙初始條件才是自然的。在上述的模型中，從大爆炸開始光還沒有 來得及從一個(gè)很遠(yuǎn)的區(qū)域傳到另一個(gè)區(qū)域，即使這兩個(gè)區(qū)域在宇宙的早期靠得很近。在時(shí)間的長(zhǎng)河中它冷卻下來，并從巖石 中溢出的氣體里得到了大氣。這些區(qū)域之所以停止坍縮是因?yàn)樾窍档膫€(gè)別部分穩(wěn)定地繞著它的中心旋轉(zhuǎn)， 但星系整體并沒有旋轉(zhuǎn)。伽莫夫和他的學(xué)生拉夫大爆炸后的 1 秒鐘，溫度降低到約為 100 億度，這大約是太陽中 心溫度的 1 千倍， 亦即氫彈爆炸達(dá)到的溫度。在會(huì)議的尾聲，所有參加者 應(yīng)邀出席教皇的一次演講。然而，這是一種非?？蓱z的不朽，當(dāng)他在黑洞里被撕開時(shí)，他的任何個(gè) 人的時(shí)間的概念幾乎肯定都達(dá)到了終點(diǎn)，甚至最終從黑洞輻射出來的粒子的 種類一 般都和構(gòu)成這航天員的不同：這航天員所遺留下來的僅有特征是他的質(zhì)量或能量。威克斯利用 阿歷桑那州的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了這類的探索。因?yàn)橘が斏渚€有非常高的頻率，從普郎克量子原理得知，每一伽瑪射 線量子具有非常高的能量，這樣甚至發(fā)射一萬兆瓦都不需要許多量子。至少在最近的將來，這個(gè)設(shè)想并不現(xiàn)實(shí)。但最合理的猜想是，它最終將 會(huì)在一個(gè)巨大的、相當(dāng)于幾百萬 顆氫彈爆炸的發(fā)射爆中消失殆盡。它必須找到它的伴侶并與之相湮滅。我擔(dān)心如果柏肯斯坦發(fā)現(xiàn)了這個(gè)情況，他就一 定會(huì)用它去進(jìn)一步支持 他關(guān)于黑洞熵的思想，而我仍然不喜歡這種思想。但正是按照 其定義，黑洞被認(rèn)為是不發(fā)出任何東西的物體，所以看來，不能認(rèn)為黑洞的事 件視 界的面積是它的熵。 8 和其他科學(xué)定律，譬如牛頓引力定律相比，熱力學(xué)定律的狀況相當(dāng)不同，例如， 它只是在絕大多數(shù)的而非所有情形下成立。他沒有意識(shí)到，假定黑洞已終止于不隨時(shí)間變化的狀態(tài)，按照這兩種定義， 黑洞的邊界以及其面積都應(yīng)是一樣的。它意味著，黑洞邊界 —— 即事件視界 —— 是由剛好不能從黑 洞逃逸而永遠(yuǎn)只在邊緣上徘徊的光線在空間 —— 時(shí)間里的路徑所形成的（圖 ）?；堇赵?jīng)算過，如果將世界海洋里所有的重水制成一個(gè)氫彈，則它 可以將中心的物質(zhì)壓縮到產(chǎn)生一個(gè)黑洞。黑洞的數(shù)目甚至 比可見恒星的數(shù)目要大得相當(dāng)多。 在天鵝 X－ 1 的情形，不可見星大約是太陽質(zhì)量的 6倍。赫維許以為，他們可能和我們星系中的外星文明進(jìn)行了接觸！我的 確記得在宣 布他們發(fā)現(xiàn)的討論會(huì)上，他們將這四個(gè)最早發(fā)現(xiàn)的源稱為 LGM1－ 4， LGM 表示“小綠 人”（“ Little Green Man”）的意思?！? “無毛”定理具有巨大的實(shí)際重要性，因?yàn)樗鼧O大地限制了黑洞的可能類型。 伊斯雷爾的結(jié)果只處理了由非旋轉(zhuǎn)物體形成的黑洞。所以不用太長(zhǎng)的時(shí)間就會(huì)達(dá)到不變的狀態(tài)。因?yàn)樵诮咏? 奇點(diǎn)處可能旅行到過去，所以宇宙監(jiān)督猜測(cè)的某種形式的成立是大有希望的。這對(duì) 科學(xué)幻想作家而言是不錯(cuò)的，它表明沒有任何一個(gè)人的生命曾經(jīng)平安無事：有人可 以回到過去，在你投胎之前殺死你的父親或母親！ 事件視界，也就是空間 —— 時(shí)間中不可逃逸區(qū)域的邊界，正如同圍繞著黑洞的 單向膜：物體，譬如不謹(jǐn)慎的航天員，能通過事件視界落到黑洞里去，但是沒有任 何東西可以通過事件視界而逃離黑洞。這最終的狀態(tài)將會(huì)是怎樣的呢？人 們會(huì)以為它將依賴于形成黑洞的恒星的所有的復(fù)雜特征 —— 不僅僅它的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng) 速度，而且恒星不同部分的不同密度以及恒星內(nèi)氣體的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。 1963 年，新西蘭人羅伊所以， 人們可以制造可能包含黑洞的物體的具體模型，再將此模型的預(yù)言和觀測(cè)相比較。然而，最終他們和所有其他人都得到了不 太浪漫的結(jié)論，這些被稱為脈沖星的物體，事實(shí)上是旋轉(zhuǎn)的中子星，這些中子星由 于它們的磁場(chǎng)和周圍物質(zhì)復(fù)雜的相互作用，而發(fā)出無線電波的脈沖。按照強(qiáng)德拉塞卡 的結(jié)果，它的質(zhì)量太 大了，既不可能是白矮星，也不可能是中子星。 單就我們的星系中，大約總共有 1千億顆可見恒 星。（當(dāng)然，那時(shí)沒有一個(gè)人可能留下來去對(duì) 它進(jìn)行觀察！）更現(xiàn)實(shí)的可能性是，在極早期的宇宙的高溫和高壓條件下會(huì)產(chǎn)生這 樣小質(zhì)量的黑洞。 這有點(diǎn)像從警察那兒逃開，但是僅僅只能比警察快一步，而不能徹底地逃脫的情景！ 6 圖 我忽然意識(shí)到，這些光線的路徑永遠(yuǎn)不可能互相靠近。 7 圖 圖 人們非常容易從黑洞面積的不減行為聯(lián)想起被叫做熵的物理量的行為。在以后某一時(shí)刻，所有我們第一個(gè)盒子 中的氣體分子在盒子的一半被發(fā)現(xiàn)的概率只有幾萬億分之一，但它們可能發(fā)生。 1972年，我和布蘭登然而，我越仔細(xì)推敲，越覺得這 近似其實(shí)應(yīng)該有效。然而，一顆接 近大質(zhì)量物體的實(shí)粒子比它遠(yuǎn)離此物體時(shí)能量更小，因?yàn)橐ㄙM(fèi)能量抵抗物體的引 力吸引才能將其推到遠(yuǎn)處。 一個(gè)具有幾倍太陽質(zhì)量的黑洞只具有千萬分之一度的絕對(duì)溫度。 但是，即使我們不能駕馭這些太初黑洞的輻射，我們觀測(cè) 到它們的機(jī)遇又如何 呢？我們可以去尋找在太初黑洞壽命的大部分時(shí)間里發(fā)出的伽瑪射線輻射。而要觀測(cè)到 從冥王星這么遠(yuǎn)來的如此少的粒子，需要一個(gè)比任何迄今已造成的更大的伽瑪射線 探測(cè)器。他 們找到了一些閃光，但沒有一個(gè)可以確認(rèn)為是從太初黑洞來的伽瑪射線爆。 當(dāng)黑洞的質(zhì)量大于幾分之一克時(shí)，我用以推導(dǎo)黑洞輻射的近似應(yīng)是很有效的。他告訴我們，在大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的， 但是我們不應(yīng)該去過問大爆炸本身，因?yàn)槟鞘莿?chuàng)生的時(shí)刻，因而是上帝的事務(wù)。此刻宇宙主要包含光子、電子和中微 子（極輕的粒子，它只受弱力和引力的作用）和它們的反粒子，還有一些質(zhì)子和中 子。阿爾法在合寫的一篇著名的論 文中，第一次提出了宇宙的熱的早期階段的圖像。 隨著時(shí)間流逝，星系中的氫和氦氣體被分割成更小的星云，它們 在自身引力下 坍縮。這早先的大氣不能使我們存活。 按照相對(duì)論， 如果連光都不能從一個(gè)區(qū)域走到另一個(gè)區(qū)域，則沒有任何其他的信息 能做到?？梢杂写罅烤哂胁煌跏紬l件的 宇宙模型，它們都服從定律。人擇原理可 以釋義作：“我們看到的宇宙之所以這個(gè)樣子，乃是因?yàn)槲覀兊拇嬖凇Ｒ苍S有一天，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)將它們所有都預(yù)言出來的一個(gè)完整的 統(tǒng)一理論， 但是還可能它們之中的一些或全部，在不同的宇宙或在一個(gè)宇宙之中是變化的。我們太陽系肯定是我們存在的前提，人們可以將之推廣于我們的星系， 使之允許早代的恒星產(chǎn)生重元素。當(dāng)宇宙膨脹時(shí) 它會(huì)變冷，粒子能量下降。這就解答了早先提 出的，為何在早期宇宙中的不同區(qū)域具有同樣性質(zhì)的問題。然而，這種情形確實(shí)發(fā)生于暴漲時(shí)期。這樣的模型跟我們所觀察到的宇宙并不吻合。我們?cè)谠撐闹兄赋鲞@泡泡的問題，并提出如何將其解決。（舊的暴 漲模型是指固斯關(guān)于形成 泡泡后快速對(duì)稱破缺的原始設(shè)想。這一點(diǎn)很容易說明， 考慮現(xiàn)在宇宙處于一個(gè)非常不同的態(tài)，例如一個(gè)非常成團(tuán)的、非常無規(guī)則的態(tài)，人 們可以利用科學(xué)定律，在時(shí)間上將其演化回去，以確定宇宙在更早時(shí)刻的結(jié)構(gòu)。在這種方法里，一個(gè)粒子不像 在經(jīng)典理論中那樣，不僅只有一個(gè)歷史。另一方面，在通常用實(shí)的時(shí)間坐標(biāo)來標(biāo)記 事件的實(shí)的空間 — 時(shí)間里，人們很容易區(qū)別這兩種方向 —— 在光錐中的任何點(diǎn)是時(shí) 間方向，之外為空間方向。 地球的表面積是有限的，但它沒有邊界或邊緣：如果你朝著落日的方向駕船，你不 會(huì)掉到邊緣外面或陷入奇點(diǎn)中去。哈里威爾繼續(xù)從事這項(xiàng) 工作。另一方 面，量子引力論開辟了另一種新的可能性，在這兒空間 — 時(shí)間沒有邊界，所以沒有 必要指定邊界上的行為。 我們相信，作為任何終極理論的一部分而不可或缺的第二個(gè)特征是愛因斯坦的 思想，即引力場(chǎng)是由彎曲的空間 — 時(shí)間來代表：粒子在彎曲空間中試圖沿著最接近 于直線的某種途徑走，但因?yàn)榭臻g — 時(shí)間不是平坦的。粒子通過一指定點(diǎn)的概率是將通過此點(diǎn)的所有可能途徑的波迭加而求得。如果你在時(shí)間前進(jìn)方向 上按照科學(xué)定律演化這樣的宇宙，你就會(huì)得到你一開始給定的那個(gè)成團(tuán)的無規(guī)則的 態(tài)。然而我和其他幾 個(gè)人指出，至少在它原先的形式，它預(yù)言的微波背景輻射的溫度起伏比所觀察到的 情形要大得多。我的秘書朱 迪會(huì)后，我在斯特堡天文研究所 做了一個(gè)有關(guān)暴漲模型和它的問題的講演。在暴漲相，宇宙的尺度增大了一個(gè)非常大的倍數(shù)。這樣，不必去假設(shè)宇宙 初始膨脹率曾被非常仔細(xì)地選擇過，就能解釋為何現(xiàn)在的膨脹率仍然是如此地接近 于臨界值。相變的一個(gè)普通的例子是，當(dāng)水降溫時(shí)會(huì)凍結(jié)成 冰。 如果人們能夠表明，相當(dāng)多的宇宙的不同初始結(jié)構(gòu)會(huì)演化產(chǎn)生像我們今天看到 的宇宙，至少在弱的形式上，人們會(huì)對(duì)人擇原理感到更滿意。 例如，如果電子的電荷只要稍微有點(diǎn)不同，則要么恒星不能夠燃燒氫和氦，要么它 們沒有爆炸過。弱人擇原理是講，在一個(gè)大的或具 有無限空間和／或時(shí)間的宇宙里，只有在空間一時(shí)間有限的一定區(qū)域里，才存在智 慧生命發(fā)展的必要條件。 所謂的紊亂邊界條件即是