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霍金弟子、台大传奇教授的「人生宇宙观」 | 人文中欧

 peterchiu60 2017-03-31

试问有没有一种学问既是古老的又是先进的,既是抽象的又是实用的?在东方有易学,在西方则有宇宙学。这样的学问指引、探究我们文化的渊源,把握我们人生的方向,更重要的是安顿我们的心灵。


在中欧EMBA的人文艺术讲台上,我们请到台湾大学传奇教授、剑桥大学宇宙学博士吴俊辉,为我们解读他的「人生宇宙观」。



吴俊辉

剑桥大学宇宙学博士

台湾大学副国际长、物理系及天文物理所教授


我常常会从大概22岁开始来谈自己,那是我自认为人生最低潮的时候。当年我从台湾大学物理系勉强毕业,成绩非常糟。后来我进入海军服役,因为过度操练,被送往医院,诊断全身有70%的肌肉坏死。


当时我内心想,我的身体已经坏掉了一大半,手中拿的又是一张很难看的大学成绩单,将来的人生在哪里?更糟的是,认识五年的第一任女朋友跟我提分手。每次出海航行,我就很想跳海自杀,因为看不到未来。


当事情过了25年之后,当年跟我提分手的女朋友,现在是我的太太。我这辈子就交过这么一个女朋友,还好当时没有跳海,我把她追回来,在认识第八年的时候,我们就结婚了。目前我在台湾大学做教授,研究宇宙学。


这一路到底是怎么走过来的?我所秉持的信念,或者说我所运用、接触、发生的事情,到底是什么样的?首先要从入世之术说起。


在21世纪的当下,我们对宇宙的了解到底有多深?以目前西方的主流科学来讲,人类所居住的这个宇宙,有27%是所谓的黑暗能量,68%是黑暗物质。人类所能够理解、看得到的物质,只占整个宇宙的5%而已。


所有的黑暗能量加上黑暗物质高达95%,是我们看不到、摸不到的,可是我们为什么还相信它们存在?


因为当我们在研究宇宙的时候,并无法以实验的方式来制造一个宇宙,我们能够做的,就是在超级电脑里面模拟宇宙的形成。如果没有在模型里面放入将近三成的黑暗物质和将近七成的黑暗能量,所模拟出来的宇宙,就跟当下的宇宙看起来非常不像。当我们模拟至少1000万个宇宙以后,就可得到一个跟现在宇宙很像的模拟结果,这个宇宙里面有将近三成是黑暗物质,将近七成是黑暗能量。


欧洲航天局根据「普朗克」太空探测器传回数据绘制的宇宙微波背景辐射图,几近完美地验证了宇宙标准模型


在最近二十多年来,有三个太空望远镜先后升空,侦测并记录来自宇宙诞生时的讯号。我们活在21世纪的当下,怎么可能收到来自宇宙诞生时的讯号?我经常会提醒大家一件事情,就是你永远看不到现在的世界。


实际上没有一个人能看到现在的我,即使你离我很近,大概3米距离,你看到的是过去的我。3米除上光速,答案是0.00000001秒,你看到的就是这个秒数之前的我,而不是现在的我。当然离我越远的伙伴看到的就是更早的我。我身上发出的光,到达你的眼睛需要经历一段时间。


同样在观测宇宙的时候,我们所看到的太阳,实际上并不是现在的太阳,而是8分多钟前的太阳。换句话说,宇宙里面距离遥远的星星,我们看到的它们,其实是它们早期的样貌。


离我们最近的恒星系统——电影《阿凡达》中潘多拉所属的恒星系统,距离我们4.3光年左右。我们在北半球能看到这颗星,看到的是4年多前的它。同样我们夜观宇宙,宇宙如果有诞生,就一定能接收到来自宇宙诞生时期从很远处发出的光。


宇宙已经膨胀了137亿年


目前根据西学,我们所了解的宇宙的演化,从大爆炸宇宙诞生,经过大约140亿年到现在,大概分作三个阶段:第一称为不透明期,第二叫做黑暗期,第三是星体形成期。如果回到第一个时期,你会发现伸手不见五指,因为你手上发出来的光,都会被宇宙中无处不在的非常肥胖的电子阻挡,弹射到其他方向。


在早期的宇宙,因为温度很高,以至于那些电子不会乖乖地在导线上行走,而在空间中无所不在。这就像在雾中行走看不到前方的车辆,是因为前方车辆所发出的光,被雾中的水气给弹射到其他方向。而我们早期宇宙的光,是被肥胖的电子所形成的云气弹射到其他方向。这些电子带有负电,会跟宇宙里面大量带有正电的质子,在宇宙年龄大概40万岁的时候,彼此相吸形成电中性的氢,就是今天构成宇宙里面所有恒星的主要物质。


在带正电的质子和跟带负电的电子结合,变成电中性的氢以及一部分的氦之后,还需要经过大概10亿年的黑暗期时间,宇宙里面才会有大量的星星诞生。宇宙的诞生,会经历早期混沌状态的不透明期,慢慢发展到黑暗期,一直到宇宙年龄大概10亿岁的时候,才是星体形成期。


NASA公布的史皮哲太空望远镜拍摄的银河系中心图片


整个历史,从宇宙40万岁到现在,我们都有非常确凿的观测证据。然而对于宇宙40万岁之前的历史,我们为什么没有信心?因为那个时期,宇宙是不透明的。你往越远处看,就看到宇宙的越早期,看到宇宙年龄大概40万岁的地方,仿佛有一堵电子墙,再继续观测,也仅是看到墙上泄露出来的微微亮光。


我们在南极的计划,一部分的目的,就是希望看透更早期宇宙的样貌。下一步你可能会问,如果全盘接受这些,那么宇宙到底是怎么产生,打哪儿来的?


科学家在南极用BICEP2望远镜发现的引力波,直接证明了宇宙大爆炸后的迅猛扩张


著名的宇宙学家霍金,他常年提倡的就是M理论,按这个理论,我们的宇宙就几乎是无中生有的,只需要透过物理理论跟数学形式,就能够把宇宙创建出来。之后再透过量子扰动原理,可种下经过10亿年能够形成大量星星的种子。


量子理论无外乎就是粒子跟反粒子成对出现,物质跟反物质成对出现,正反两者之间会产生交融与交互。以西学的物理来讲,一旦物质遭遇到反物质,碰在一起会怎么样?两个会互相湮灭掉,变成真空,可能变成能量,但是物质都不见了。只要有粒子产生的话,一定会有一个反粒子产生,两者缺一不可,一定是同时产生出来的。


讲到这里,跟中国古学里面的阴与阳很像,这是易学的基础,太极生两仪。


在易学理论里面,并不主张无中生有,它所主张的是万物的循环,否极泰来。世间事情再怎么糟,总是有回头的时候。做股票的知道什么是反弹;追求时髦的人知道在经验法则里面,服装的款式大概每30年会有一个循环,以前觉得很老派的东西,30年后可能会变得很流行,再过30年可能变老派,过30年又变得很流行。我们生活的法则里面,看到的都一直是一个循环的世界,在我的教育背景下,很难接受我们的宇宙就像美猴王一样,是无中生有的。


《易经》的根本精神,是「为变不变」。万物即使千变万化,背后一定有一个不变的道理,就是所谓的易理。易理本身所遵循的准则,其实非常简单,但是它难的地方,是你要怎么样把「吾道一以贯之」的那个道理,加以解释和阐述,用在万物变化的各种现象上面。


本文经过吴俊辉教授审阅


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