科技与自然
·
科学旅行号
·
2026-09-07 12:11

宇宙其实是一次次循环?诺奖得主:我们可能生活在“轮回”中

2020年,诺贝尔物理学奖颁给了一个89岁的老头。颁奖理由是他证明了黑洞的形成是广义相对论的必然结果。这个老头叫罗杰·彭罗斯,数学物理界的泰斗,霍金的老搭档。

但是领奖的时候,他心里想的可能不是黑洞,而是另一个更大胆、更疯狂、被主流物理学界嘲笑了十几年的理论:宇宙其实在一次次循环,我们生活的这个宇宙,只是无穷轮回中的一个瞬间。

你可能会说,一个诺奖得主,怎么会搞这种听起来像玄学的东西?但是了解彭罗斯的人都知道,这老头一辈子就没按常理出过牌。

他搞的东西,要么是划时代的突破,要么是被同行嘲笑的异端,而且经常是前者被证实之后,大家才发现后者可能也有道理。

彭罗斯1931年出生在英国一个学霸家庭。他爸莱昂内尔·彭罗斯是著名的遗传学家,还搞过精神病学研究;他哥是著名的国际象棋大师;他弟是物理学家;他妹是遗传学家。

一家子全是牛人,彭罗斯在这种环境里长大,从小就显示出数学天赋。但是他小时候有阅读障碍,写字特别慢,考试经常做不完题,老师都觉得他笨。

后来他自己说,正是因为写字慢,他才学会了在脑子里想问题,不用写下来就能完成复杂的推理,这反而成了他的优势。

彭罗斯最早是学数学的,剑桥大学博士毕业之后,本来可以当一个纯数学家,但是他对物理更感兴趣。

1960年代,他开始研究广义相对论,那时候物理学界对黑洞还有争议,很多人觉得黑洞只是数学上的玩具,现实中不存在。

彭罗斯用纯数学的方法,证明了只要广义相对论是对的,大质量恒星坍缩之后必然形成奇点,也就是黑洞的核心。

这个定理叫彭罗斯奇点定理,后来霍金把它推广到了整个宇宙,证明了宇宙大爆炸也必然有一个奇点。两个人的合作,成了现代宇宙学的基石。

但是彭罗斯这个人,搞着搞着就开始跑偏。1989年,他写了一本书叫《皇帝新脑》,在书里他说,人类的意识不是算法,不是计算机能模拟的,因为人的大脑里有量子力学的东西,具体来说是神经元里的微管在发生量子叠加和坍缩,意识就是从这个过程里涌现出来的。

这个观点一出来,AI界和神经科学界集体炸锅了,说彭罗斯一个搞数学物理的,懂什么大脑?微管那么小,怎么可能维持量子相干?

但是彭罗斯不在乎,他跟一个叫哈梅罗夫的麻醉学家合作,继续完善这个理论,搞了个“协调客观还原”假说,简称Orch-OR。到现在这个理论还是争议很大,但是也有一些实验结果似乎支持他们的观点。

你看,这就是彭罗斯的风格:他不怕争议,不怕被嘲笑,专门搞那些最大胆、最边缘、最没人敢碰的问题。

别人搞研究是找一个安全的小问题,慢慢做,保证能出成果;彭罗斯是直接奔着宇宙和意识的终极问题去,做不出来没关系,做出来就是划时代的。

共形循环宇宙学,简称CCC,就是他晚年搞的另一个“异端”理论。这个理论最早是2005年左右提出来的,2010年他写了本书叫《时间的循环》,系统地阐述了这个理论。

核心观点就一句话:宇宙不是从一次大爆炸开始、到热寂结束,而是在不断地循环,每一个宇宙的热寂,就是下一个宇宙的大爆炸。

这个理论到底是怎么回事?我给你用最通俗的话讲。按照现在的标准宇宙学,宇宙最终的结局大概率是热寂:暗能量让宇宙永远膨胀下去,星系越来越远,恒星一颗颗熄灭,黑洞一个个蒸发,最后整个宇宙里只剩下光子和其他没有质量的粒子,在一个无限大、无限冷的空间里以光速飞来飞去。

这时候,彭罗斯说,一个神奇的事情发生了。对于没有质量的粒子来说,时间和距离都没有意义。

你想想,光子是以光速运动的,根据爱因斯坦的相对论,光速运动的物体,时间是静止的,空间长度收缩为零。

也就是说,对于一个光子来说,从宇宙的这一头飞到那一头,不需要时间,也没有距离。

当宇宙里只剩下光子的时候,整个宇宙的尺度对光子来说就无所谓了,无限大的宇宙和无限小的宇宙,对光子来说是一模一样的。

这时候,通过一个叫“共形变换”的数学操作,可以把这个无限大、无限冷的宇宙,平滑地压缩成一个无限小、无限热的点,而这个点,就是下一个宇宙的大爆炸。

上一个宇宙的终结,就是下一个宇宙的开始。宇宙就这样一轮一轮地循环下去,没有开始,也没有结束,就像一个永远在呼吸的巨人。

这个理论听起来特别玄,但是彭罗斯不是凭空瞎想的,他还拿出了观测证据。

他说,在上一个宇宙的尽头,有一些超大质量黑洞会通过霍金辐射慢慢蒸发,蒸发的过程会在宇宙微波背景辐射上留下一圈一圈的同心圆印记,他管这些印记叫“霍金点”。

彭罗斯和他的团队分析了普朗克卫星的宇宙微波背景辐射数据,声称找到了好几个这样的同心圆,认为这就是上一个宇宙存在的化石证据。

但是这个证据在主流科学界争议非常大。很多天文学家说,那些同心圆可能只是宇宙微波背景辐射里的随机涨落,或者是数据分析方法的问题,不能证明上一个宇宙存在。

还有人说,彭罗斯的CCC理论在数学上有很多问题,比如物质怎么从有质量变成没有质量,熵怎么从极大变成极小,这些都没有说清楚。到现在为止,CCC还是一个边缘理论,没有被主流接受。

但是彭罗斯不在乎。他都九十多岁了,诺奖也拿了,名也有了,利也有了,晚年就是要搞点自己真正感兴趣的东西。

他在采访里说过,他知道很多同行觉得CCC是胡说八道,但是他觉得这个理论太美了,数学上太优雅了,不可能是错的。而且他还在不断地完善这个理论,不断地找新的证据。

其实宇宙循环这个想法,不是彭罗斯第一个提出来的。古往今来,几乎每一个文明都有类似的想法。

古印度教里,宇宙经历创造、维持、毁灭三个阶段,循环往复,一个周期叫一个“劫”,一个大劫有几十亿年。佛教里有“成住坏空”四劫,世界经历形成、稳定、衰败、毁灭四个阶段,然后重新开始。

古希腊的斯多葛学派也认为,宇宙会在一场大火灾中毁灭,然后重新诞生,循环往复。甚至尼采也提出过“永恒轮回”的思想,说你现在经历的一切,都会在未来无限次地重复,一模一样地重复。

你看,这些古老的宗教和哲学思想,跟彭罗斯的CCC理论居然有某种奇妙的呼应。古人没有望远镜,没有相对论,没有量子力学,但是他们凭直觉和思辨,得出了跟现代物理类似的结论。

这到底是巧合,还是人类的思维本身就有某种共通的模式?还是说,宇宙循环这个想法,本身就刻在人类的集体潜意识里?

除了彭罗斯的CCC,科学界还有其他的宇宙循环理论。比如暴涨理论的创始人阿兰·古斯提出过永恒暴涨理论,说宇宙一直在暴涨;

某些区域停止暴涨形成我们这样的宇宙,其他区域还在继续暴涨,不断产生新的宇宙,就像一锅沸腾的水,不断冒出气泡,每个气泡就是一个宇宙。

还有普林斯顿的斯坦哈特和图罗克提出的火劫模型,说我们的宇宙是两张三维膜在高维空间里碰撞产生的,两张膜每隔几万亿年碰撞一次,每次碰撞就是一次大爆炸。

这些理论各有各的数学框架,但是都有一个共同的问题:目前都没有确凿的观测证据,都还停留在理论假说阶段。

宇宙到底是一次性的还是循环的,是只有一个还是有无数个,现在谁也说不准。可能我们这一代人永远也不会知道答案。

但是彭罗斯的理论之所以引起这么大关注,不只是因为他是诺奖得主,更因为他触碰到了一个人类最根本的问题:我们从哪里来,要到哪里去?宇宙有没有开始,有没有结束?如果宇宙在循环,那我们的存在是不是也在循环?

每一次宇宙轮回,会不会都有一个你,有一个我,在做着同样的事情,说着同样的话,爱着同样的人?

这个想法细思极恐,但是也有一种奇怪的安慰感。如果宇宙在循环,那死亡就不是终结,而是另一种形式的开始;失去的东西,可能在某个轮回里还会回来;我们做过的事情,可能在无数个宇宙里重复了无数次。

尼采说,永恒轮回是最大的重量,如果你知道你现在做的每一件事都会无限次地重复,你还会这样做吗?这个问题,每个人都有自己的答案。

彭罗斯今年都九十五岁了,还在琢磨宇宙的终极问题。他说他不知道CCC理论对不对,但是他觉得这个想法很美。也许科学的尽头,真的跟哲学和宗教殊途同归。

宇宙是不是在轮回,我们可能永远也不会知道答案。但是提出这个问题本身,就已经是人类智慧的荣耀了。

下次你抬头看星空的时候,想想那些星星可能已经经历了无数次宇宙轮回,想想我们这个宇宙可能只是无穷循环中的一个瞬间,想想彭罗斯这个95岁的老头,还在黑板前写着公式,想搞清楚宇宙到底有没有尽头。

你会觉得人类很渺小,但是也会觉得,能在这个宇宙里存在过、思考过、仰望过星空,本身就是一件很了不起的事情。

用户发布内容分享,若违规侵权,请联系我们核实删除

User-generated content. For violations or DMCA, contact us for removal

引用
收藏 礼物
评论列表 查看 1 条评论