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第8部分

別用以支援宇宙有一個開端或者宇宙沒有開端的信仰。正如他的書名所提示的,他是簡單地基於推理得出結論,換句話說,就是根本不管宇宙的觀測。畢竟也是,在一個不變的宇宙中,有什麼可供觀測的呢?

然而在十九世紀,證據開始逐漸積累起來,它表明地球以及宇宙的其他部分事實上是隨時間而變化的。地學家們意識到岩石以及其中的化石的形成需要花費幾億甚至幾十億年的時間。這比創生論者計算的地球年齡長得太多了。由德國物理學家路德維希·玻爾茲曼提出的所謂熱力學第二定律還提供了進一步的證據,宇宙中的無序度的總量(它是由稱為熵的量所測量的)總是隨時間而增加,正如有關人類進步的論證,它暗示宇宙只能執行了有限的時間,否則的話,它現在應已退化到一種完全無序的狀態,在這種狀態下萬物都處於相同的溫度下。

穩恆宇宙思想所遭遇到的另外困難是,根據牛頓的引力定律,宇宙中的每一顆恆星必須相互吸引。如果是這樣的話,它們怎麼能維持相互間的恆定距離,並且靜止地停在那裡呢?

牛頓曉得這個問題。在一封致當時一位主要哲學家裡查德·本特里的信中,他同意這樣的觀點,即有限的一群恆星不可能靜止不動,它們全部會落到某個中心點。然而,他論斷道,一個無限的恆星集合不會落到一起,由於不存在任何可供它們落去的中心點。這種論證是人們在談論無限系統時會遭遇到的陷阱的一個例子。用不同的方法將從宇宙的其餘的無限數目的恆星作用到每顆恆星的力加起來,會對恆星間是否維持恆常距離給出不同的答案。我們現在知道,其正確的步驟是考慮恆星的有限區域,然後加上在該區域之外大致均勻分佈的更多恆星。恆星的有限區域會落到一起,而按照牛頓定律,在該區域外加上更多的恆星不能阻止其坍縮。這樣,一個恆星的無限集合不能處於靜止不動的狀態。如果它們在某一時刻不在作相對運動,它們之間的吸引力會引起它們開始朝相互方向落去。另一種情形是,它們可能正在相互離開,而引力使這種退行速度降低。

儘管恆定不變的宇宙的觀念具有這些困難,十七、十八、十九甚至二十世紀初期都沒有人提出過,宇宙也許是隨時間演化的,不管是牛頓還是愛因斯坦都失去了預言宇宙不是在收縮便是在膨脹的機會。因為牛頓生活在觀測發現宇宙膨脹以前的二百五十年,所以人們實在不能責備他。但是愛因斯坦應該知道得更好。他在1915年提出的廣義相對論預言宇宙正在膨脹。但是他對穩恆宇宙是如此之執迷不悟,以至於要在理論中加上一個使之和牛頓理論相調和並用於抗衡引力的因素。

1929年埃德溫·哈勃的宇宙膨脹的發現完全改觀了有關其起源的討論。如果你把星系現在的運動往時間的過去方向倒溯,它們在一百億和二百億年前之間的某一時刻似乎應該重疊在一起,在這個稱為大爆炸奇點的時刻,宇宙的密度和時空的曲率應為無窮大。所有的已知的科學定律在這種條件下都失效了。這對科學是一樁災難。科學所能告訴我們的一切是:宇宙現狀之所以如此是因為它過去是處於那種形態。但是科學不能解釋為何它在大爆炸後的那一瞬間是那個樣子的。

這樣,許多科學家對此結論感到不悅就毫不足怪了。為了避免存在大爆炸奇點以及由此引起的時間具有開端的結論,人們進行了若干嘗試。其中一種稱為穩恆態理論。它的思想是,隨著星系互相分離而去,由連續產生的物質在星系之間的空間中形成新的星系。這樣宇宙就多多少少以今日這樣的狀態不但已經存在了,而且還將繼續存在無限長時間。

為了使宇宙繼續膨脹並創生新物質,穩恆態模型需要修改廣義相對論。但是所需要的產生率非常低:大約為每年每立方公里一個粒子,這不會和觀測相沖突。該理論還預言了,星系和類似物體的平均密度不但在空間上而且在時間上必須是常數。然而,由馬丁·賴爾和他的劍橋小組進行的銀河系外射電源的普查顯示,弱源的數目比強源的數目多得多。人們可以預料,弱的源在平均上講應是較遙遠的。這樣就存在兩種可能性:或許我們正位於宇宙中的一個強源不如平均源頻繁的區域;或者過去的源的密度更高,光線在離開這些源向我們傳播時旅行了更遙遠的距離。這兩種可能性沒有一種和穩恆態理論相協調,因為該理論預言射電源密度不僅在空間上而且在時間上必須為常數。1964年阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜發現了從比我們的銀河系遙遠得多的地方起源的微波輻射背景,這是對該理論的致命打擊。它具有從一個熱體發射出的輻射的特徵譜,儘管在這