宇宙之书:从托勒密、爱因斯坦到多重宇宙-第5章
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对康德来说，事物的绝对真理是不可知的。只有部分，当它符合我们头脑中的范畴时，才可以被我们理解。＇14＇
星云假说
黑暗是永恒的，光明只不过是把黑暗隐藏了起来。
——丹尼尔·K。麦基南（Daniel Kian McKiernan）
康德对这个宇宙学理论的对立面也作出了贡献。在1755年的《宇宙发展史概论》中，他描绘了另一种图景：太阳系是由自转的气体和尘埃形成的。在1796年的流行读物《宇宙体系论》当中，法国天文学家皮埃尔·拉普拉斯（1749～1827）把这个想法发展成一个更精确的理论。这个关于宇宙本质的想法具有极高的可读性，并对法国（乃至欧洲）的知识界产生了巨大影响。
拉普拉斯可谓法国的大名人，他是拿破仑的科学顾问，杰出的天文学家、数学家和物理学家，并最终被皇帝授予侯爵。他也是个坚定的理性主义者，想要证明不借助任何超自然的力量，也可以解释行星如何形成。他在那本书的最后一章里解释了太阳系的起源。一团自转的云状物质收缩，形成了一系列行星，在同一个平面上绕太阳公转，同时这些行星也以相同方向围绕各自的对称轴自转。＇15＇这个理论被称为拉普拉斯的“星云假说”。后来，这个观点在当时的天文学家中很流行，他们认为夜空中每一块发光斑点都是正在形成的行星系统。这与赖特的理论非常不同，后者认为这些发光物应该是像银河系一样的星系，每一个都包含数以亿计的恒星和行星系统。
拉普拉斯侯爵的理论成为了维多利亚时期的宇宙学标准模型。1890年，当时最杰出的天文史学家艾格尼丝·克勒克（Agnes Clerke，1842～1907）曾如此断言：
现在完全可以这么说，没有任何合格的思想家……还能坚称任何单个星云都是与银河系相同级别的恒星系统。实际上可以肯定的是，天体中所有的星状和星云状的东西都属于同一个巨大集团。＇16＇
维多利亚时期的宇宙是由众多恒星构成的大轱辘，也就是我们所见到的银河。“夜空里的点点星光也许是河外星系”的观点暂时运交华盖了。
爱德华时期的宇宙中的生命
“为什么我们在这儿？因为我们不总是在那儿。”
——BBC电视剧《探案新窍门》＇17＇
艾尔弗雷德·罗素·华莱士（Alfred Russel Wallace，1823～1913）是19世纪一位伟大的科学家，他发现生命在自然选择的过程中会发生演化。不过，他并没有为此得到应有的赞誉。达尔文也在一直思考相同的想法，并经过很长一段时间独立地搜集了有关证据。但达尔文幸运的是，华莱士没有简单地先把自己的想法发表出来，而是写信告诉了达尔文。后来华莱士和达尔文的自然选择理论同时公布于世。华莱士对物理学、天文学和地球科学都感兴趣，在很长一段时期内把达尔文当作自己的同事，为了支持他的工作从很远的地方寄来标本。1903年，在《人类在宇宙中的位置》一书中，华莱士广泛研究了地球成为宜居之地的原因以及从宇宙的状态可以得出的哲学结论。＇18＇
华莱士对开尔文的一个简单的宇宙模型印象非常深刻。开尔文男爵＇19＇是当时英国科学界的领军人物，皇家科学学会的主席（1890～1895）。这个模型从牛顿引力理论发展而来，可以预测宇宙中巨型云状物质的命运。开尔文的兴趣格外广泛，并且都是从很小的时候就开始的：他从10岁起就在格拉斯哥大学听课，15岁时就写出了关于地球结构的重要研究论文；他发展了能量守恒定律和热力学定律的学说，引入了绝对温标；他也搞过仪器，并于1858年参与了跨太西洋海底电报电缆的研制和调试；他还抽空设计了标准水龙头，设计了中央暖气和空调的热泵，并对第一条电气化铁路的设计作出了重要贡献。
当他转而研究宇宙时，思想的锋芒同样锐利。他证明了，一团球状物质最终会由于自身引力而向中心塌缩，唯一能避免落入中心的方法就是绕着它旋转，而这正是康德提出的设想。开尔文的模型包含了约十亿颗太阳大小的恒星，这些恒星产生的引力导致恒星的公转速度正好与我们在附近的太空中所观察到的符合。＇20＇
图2。5 华莱士在1903年画的开尔文宇宙模型，其中太阳系（黑点所示）不在中心位置
图 2。5 是华莱士所画的开尔文宇宙模型。＇21＇华莱士对于开尔文宇宙模型的讨论的有趣之处在于，他采取了一种表面上看起来非哥白尼的观点，因为他认为宇宙中一些地方比其他地方更有利于生命的出现，并且我们因而并非生活在万物的中心，而是在靠近中心的地方。
在开尔文的宇宙模型里，物质将向着中心掉落，并与已经在那里的恒星融合，从而释放出热量，维持着漫长时间的能量输出。华莱士对宇宙广袤尺寸的解释值得大段摘录：
我们已经发现了，能够合理地解释太阳以及恒星群中其他同等地位的恒星得以长时间发光发热的原因。起初，原始宇宙核心部分弥漫的物质缓慢地运动着，逐渐会聚集成巨大质量的天体。但一段时间之后，会有物质以极高的速度，从周边区域稳步地、均匀地流进来，补充物质以产生和维持像我们的太阳那样的高温，并足以延续生命持续发展所需的漫长时间。对生命这个演化的最终产物来说，原始宇宙弥漫的物质的巨大质量和体积（这由开尔文勋爵假设提出）有着极为重要的意义，因为如果不是这样，中心区域就会相对缓慢而寒冷，不足以持续产生必要的热量；同时，到目前为止占有更大比重的、聚集在银河巨大的旋转环中的大部分物质也同样重要，可以防止有物质过多过快地流入中心区域……对于那些［恒星周边的行星］来说，如果它们的物质演化过快或过慢，就不曾有或不会有足够的时间让生命得以发展。＇22＇
华莱士看到，宇宙的总体性质和生命出现并欣欣向荣所必需的条件之间存在一定的联系：
我们可以隐约看到恒星宇宙的所有重大特性都与生命的成功发展有关系。这包括，广袤的空间、所形成的银河大圆环的形态，以及我们的位置比较接近它的中心但又不是完全落在中心上。＇23＇
同时他也发现，物质流入中心，并将引力势能转化为恒星热能的过程是不连贯的，先是很长一段时间的流入，加热了恒星，输出了热量，然后会冷却一段时期，也就是我们正处的时期。
华莱士最后将注意力转移到了地球的地质和历史方面，以讨论生命演化所需的宇宙条件。在那里，他看到的情况远比天文学中的复杂得多。他高度评价了历史的偶然性在人类演化轨迹中所起的主导作用，并认为生命所需的全部条件“绝不可能”在别的地方也找得到。这让他做出了这样的思索：
我们已知的、环绕在周围的广袤而复杂的宇宙，也许是一种绝对的必需……这样才能产生一个所有细节都为生命的有序发展（最终以人类的出现为高潮）做好铺垫的世界。＇24＇
华莱士厌恶宇宙中还有其他生命的想法，不过他相信物理和化学定律＇25＇在宇宙中的一致性将保证：
无论有机的生命可能存在于宇宙何处，它们的基础和本质必然是一样的。如果生命存在于某处，它们的外观将会千变万化，就像地球上的生物一样……与我们的宇宙大相径庭的宇宙，其中的物质和我们宇宙中的不同，其中的普遍条件和规律也不同。我们并不是说，在与我们所知所想完全不同的条件下，有机的生命一定不能生存。然而在我们已知的宇宙中，除非满足了我们这里的普遍规律和条件，否则没有理由相信有机的生命是可能存在的。＇26＇
华莱士的宇宙学研究方法表明，生命演化所需的条件虽然对于研究任何具体的恒星演化理论来说没什么紧密关系，但对于所有宇宙学理论研究来说，它却是必须被适当对待的。
衰败的宇宙
……如果考虑整个宇宙的情况，假如有足够的纸张和墨水的话，我们应该可以写出一个方程，把宇宙的历史往前推，不论多远的未来都可以。但如果我们想往回计算世界过去的历史，就会算到某一个点，在那里方程失去了意义，因为我们会面对事物的这样一种状态，即它不能在已知的自然法则下，由前一刻的某一状态推导得出。
——威廉·金登·克利福德（1845～1879，英国数学家、哲学家）＇27＇
19世纪时，一种看待宇宙的新方法（我们称为范式）开始出现。工业革命主导了维多利亚时期。工程、机器、轮船、蒸汽机和熔炉持续推动了经济发展，科学的发展也体现了相应的关切，热力学定律的发现就是集大成者。＇28＇变化和进步成为了哲学家和工程师的信条之一。所以毫不奇怪，科学家开始将整个宇宙看作一台巨大的机器，并且开始考虑，关于宇宙的过去和未来，热力学定律能告诉我们多少知识。
关于热机，物理学家做出的影响最为深远的发现是，能量会从有序的形式（例如电流或旋转运动）转化成完全无序的形式（例如热辐射）。1850年，鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius，1822～1888）证明，在一个任何东西都逃不出去的有限闭合系统中，这种能量的转化是单向进行的。无序的能量，在1865年被他称作“熵”，永远不会减少。这就是所谓的“热力学第二定律”，也是最重要的阐释性科学原理之一。＇29＇不过在传统的意义上，相比牛顿力学，热力学第二定律还不能算是一个自然法则。它不能回答当一个力作用时会如何，或是一个物体在重力的作用下会如何；热力学第二定律是个统计性定律，它能决定整个系统中所有分子的集体行为。
牛顿定律允许各种各样现实中不存在的事情发生。举个例子，牛顿定律允许葡萄酒杯掉在地上摔成碎片（这个我们能见到），也允许这个过程的时间反演，也就是许多玻璃碎片自然地同时聚集在一起，形成一个完整的葡萄酒杯（这个我们永远也见不到）。导致这个矛盾的原因是，要设法达到玻璃杯破碎的条件并不难，但如果想让所有大小合适的碎片以合适的速度、合适的方向运动，形成一个完整的葡萄酒杯，简直是异想天开，绝不可能。于是，尽管牛顿定律允许这样的现象发生，但我们永远都不会看到一系列由无序转化为有序的事件。相反，我们看到的是由有序向无序的衰败过程，毕竟这更有可能出现。
如果这个无序度增长的“第二定律”适用于整个宇宙会怎样呢？用克劳修斯的话来说，这意味着“世界的熵趋向于一个极大值”。尤其是他认为，热力学第二定律排除了循环宇宙论。在循环宇宙论中，宇宙可以重现一模一样的总体环境，或是像凤凰涅槃一样死而复生。就是这个问题引发了“宇宙热寂说”。从有序向无序的过程是不可逆的，这就意味着，显然宇宙注定会江河日下，持续不断地从有序状态向在遥远未来的无序状态衰败。
最终，世间万物都将淹没在热辐射的海洋里。那时不再有恒星和行星，所有的地方、所有东西的温度和能量都一样。在这个均匀的温度中，不再有任何改变和发展，我们称之为“生命”的现象也灭绝了。追溯过去，这个平稳的衰败过程一定是从过去某个时候开始出现的，那时的宇宙更加有序。或许宇宙具有一个最大有序度的开端？又或者，应该得到的正确结论是，现在宇宙的年龄不可能是无穷大，不然它早就该达到完全的热平衡和热寂的状态了？＇30＇
这个想法吸引了那些仍在试图调和两种观点的人，一种观点是宇宙从过去有限的某个时间的“虚空”中产生，另一种则是新兴的变化和进化的观点。尽管对于未来的人类来说，这个想法所描绘的东西太黑暗了。产业革命的进展和技术的变革改变了工业世界的面貌，同时也无情地走向了一个无所谓人类存在不存在的终点。突然间，宇宙看起来不是一个适合生活的地方了。
从1851年到1854年，开尔文在一系列论文和讲座中讨论了这些想法。他感兴趣的是，对于宇宙的过去和未来，第二定律能够告诉我们什么。开尔文有一个强烈的宗教动机，他想推导出一个宇宙的开端，并排除掉永恒循环宇宙论。＇31＇但是他对热寂的事耿耿于怀，无法接受第二定律这个不可避免的推论。相反，开尔文相信宇宙是无限的（而不像克劳修斯提出的宇宙是有限的），并且相信在未来，自然法则可能是会改变的。别的一些人，例如恩斯特·马赫（Ernst Mach，1838～1916），也试着把热力学定律的推论局限在个别事物上，如恒星和行星，而拒绝把热力学定律应用到整个宇宙。对他们来说，宇宙是一个封闭热力学系统的迹象并不明显，甚至说宇宙受到熵影响的迹象也不明显。
利用第二定律推出宇宙必然有开端的做法并不局限于基督徒，也有热情的唯物主义者。逻辑学家、哲学家、经济学家威廉·杰文斯（William Jevons，1835～1882）＇32＇，相信第二定律意味着宇宙必然有一个开端，或者说在某个时刻之前，自然法则是不同的。然而政治哲学家如弗里德里希·恩格斯（1820～1895），辩证唯物主义的支持者，却只有在循环宇宙论面前才赞同熵增加原理。而且他认为，所有断定世界有限和世界将在热寂中衰败的观点，都是在暗中承认上帝的存在，因此他要坚决否定。①
① 学者在最近的一篇文章［J。 B。 Foster and P。 Burkett；‘Classical Marxism and the Second Law of Thermodynamics： Marx/Engels； the Heat Death of the Universe Hypothesis； and the O
