宇宙从虚空来，虚空源起于何处？
宇宙从虚空来，虚空源起于何处？
蔡汉以
2019-11-04
（来源：量子科学）存在即有，有生于无，无又生于何？这个问题好像超出了人类大脑的认知能力。科学是一个开放体系。科学没有禁区，允许问这样稀奇古怪问题。科学是基于存在的研究，但是存在并非理所当然。只要你拿得出观察数据和实验数据，最后也许会被承认。
宇宙万物从何而来？关于宇宙万物的起源，中国古代神话《盘古开天辟地》有着非常精彩的描述：很久很久以前，天和地还没有分开，宇宙混沌一片。有个叫盘古的巨人，在这混沌之中，一直睡了一万八千年。有一天，盘古突然醒了。他见周围一片漆黑，就抡起大斧头，朝眼前的黑暗猛劈过去。只听一声巨响，混沌一片的东西渐渐分开了。轻而清的东西，缓缓上升，变成了天；重而浊的东西，慢慢下降，变成了地。天和地分开以后，盘古担心它们还会合在一起，就用头顶着天，脚使劲蹬着地。天每天升高一丈，盘古也随着越长越高。这样不知过多少年，天和地逐渐成形了，盘古也累得倒了下去。
盘古倒下后，他的身体发生了巨大的变化。他呼出的气息，变成了四季的风和飘动的云；他发出的声音，化作了隆隆的雷声。他的双眼变成了太阳和月亮；他的四肢，变成了大地上的东、西、南、北四极；他的肌肤，变成了辽阔的大地，他的血液，变成了奔流不息的江河，他的汗，变成了滋润万物的雨露……
一些看似很简单的问题，实则包含着极深奥的思想。神话之中描述的“宇宙混沌一片”，可以隐喻为“充满量子涨落的真空”，盘古可隐喻为“观察者”，盘古举起斧头奋力一劈，可隐喻为“观察事件”。盘古开天辟地与大爆炸理论，可以说是相映成趣，只不过前者非常幼稚粗糙，后者成熟理性。大爆炸理论认为，宇宙起源于一次量子真空涨落引起的大爆炸。
真空是真的空吗？来想象一下：如果没有生命，没有地球，没有太阳和星星，没有用于聚集的原子，而只有虚无的空旷会怎么样？宇宙之前的虚空世界，是人类研究的极致科学领域。真空不是真的空，虚空也不是真的“无”，前面我做过讲述，今天不再过多讨论。（见：真空不空，而且很忙！）我们以前理解的“虚空”就是：宇宙中承载一切粒子的空间；虚空和粒子构成世界，是宇宙最主要的组成部分；虚空具有无处不在，无所不包的特征。说得简单一些，“虚空”就是装载万物的口袋。“虚空”与“物质”有着绝对的界限区隔，“物质”就是“物质”，“虚空”就是“虚空”，二者是平行关系，没有交汇之处。
如果从空间、力、量子、希格斯真空等视角，科学地阐释虚空世界，你会发现：时间和空间可能并非我们所感受的那样简单，时空概念其实更加深刻。将真空之中所有的物质都移走，真空就变成了虚空？有人认为：真空是虚空的未完整表现，真空中也有极少的粒子。我们再来做一个思想体操运动：假设我们从一个空间范围内，将所有的物质都移走，那么这个空间会回到原初的“无”的状态吗？根据量子力学的不确定性原理，这根本做不到。不是因为人类的技术有限而做不到，而是时空的物理内在禀性不允许。人类对空间里有什么的无限探究，但终归无法穷尽，难道是因为我们维度太低了？
今天推荐的《虚空：宇宙源起何处》，为我们打开了一扇物理界的众妙之门，由浅入深、简明全面地介绍了与空间相关的基础知识，展现了人类对“无”“空”的认识过程以及科学探索，尝试解答了宇宙的起源等物理难题，以及科学家们为此而创新的各种经典理论。
作者梳理了从古希腊哲学家到当代科学家对于“无”“空”的认识和讨论，结合各个时期人们对实验方法的改进，展现了人们对这一问题逐步深入的探究，特别是性能越来越先进的大型粒子对撞机的探测成果催生了更多的理论可能性，可以让读者深切体会到时间和空间并非我们所感受到的那般简单，有助于激发读者对宇宙诞生之前的虚空世界这一科学领域的探索兴趣和思考。