02.宇宙是怎样诞生的？它会如何终结？
将某件事情解释清楚意味着什么？
地球形成于约45亿年前，最早的原始生命形式诞生于约40亿年前。在那之后自然选择开始大展拳脚，环境适应性越来越强的物种在地球上涌现。生物学家说，这方面的证据多如牛毛，无可辩驳。
真的是这样吗？我们现在假设地球在6000年前才出现，并且所有的化石记录都摆放在应该出现的地方，岩石风化的痕迹也符合当时的特征。然后演化从这时继续按照科学家所说的那样进行下去。你要怎么证明我说的不对？
你做不到。
我很抱歉，但我跟你说过，这不是简单的事。
我们无法证明这个故事是错的，因为它完全符合当前自然规律的运作方式。正如第1章所讨论的那样，我们只需要一个初始状态和一套演化规律，就可以在时间上向前或者向后应用这些演化规律。我们想要预测某个天体的运行轨迹，只需要测量它现在的位置和速度，然后在演化规律上往后拖动进度条；我们想知道数十亿年前的宇宙是什么样，就代入现在的观测结果，然后往回拖动进度条。
然而，这种方法其实是有问题的。如果我选择一个现在的状态，比如2023年的地球，然后运用演化规律，将时间回溯6000年，那么我就会得到前3977年的状态。如果我将这个过去的状态再次向后演化，那么我将会回到2023年。问题在于，我可以随意挑选演化规律。6000年前总有一种对应的状态可以配合上我所使用的演化规律，使之最终变成我们今天所观察到的状态。
事实上，只要我愿意，我完全可以在6000年前突然切换到另外一种演化规律，引入一个造物主或是一台超级计算机，令其来模拟我们所居住的宇宙，或是任何我想要的结果。因此，从目前通行的自然规律来看，我们完全无法否认地球是由某个人或者某个物体创造出来的，创造出的条件完全能演化成如今的情况。
因为这样的创世神话无法被证伪，所以我们无法判断它们是否属实，但是真实性倒还不是主要问题。这些故事最大的缺陷在于，它们是低劣的科学解释。
区分科学解释与非科学解释是本书的核心内容，因此我们要在这里进行深入的探讨。科学的任务是寻找对世界的有效描述——所谓有效是指，它们能帮助我们完成预测新实验的结果，或者可以定量地解释已经存在的观测结果。解释越是简单，就越有效。对于一个科学理论来说，这种解释力可以用多种方式来量化，归根结底就是计算出一个理论需要输入多少内容才能使一组数据符合一定的准确性。对于我们的目的来说，量化解释力的具体方式并不重要。我们只需要知道这是可以做到的，并且某些领域的科学家们已经在做了，宇宙学就是其中一例。[1]
在其他科学领域，比如生物学或考古学中，数学模型现在还没有被广泛使用，因此解释力通常无法量化。这背后有很多种原因，但其中一定有一条是，观测本身往往是定性而非定量的。量化只是一种手段，比如我们可以发明一种用来衡量战争邪恶程度的算法，但是量化观测结果并不一定能带来更深层次的见解，所以我并不强求用方程来表示所有事物。但是我们可能会怀疑自己得出的结论受到了人类感知能力的影响，而量化分析可以打消这种怀疑。例如，我们可以开发一种测量化石的年代间隔的数学方法，从而量化达尔文进化论的解释力。[2]
科学理论极大地简化了我们对这个世界的描述，这种简化正体现了我们做科学研究的意义。一个好的科学理论应当能让我们通过很少的假设计算出很多观测结果，这样的例子数不胜数，比如量子理论就可以让我们计算出化学元素的性质。量子理论可以说是绝佳的理论，因为它能做到以小见大、以少释多；反之，“化学元素是由全知全能的上帝创造出来的”就不是一个好的科学理论。你可能会说这在某种程度上也是一个简单的解释，也许你会觉得它很有说服力，甚至你还会觉得只有借助它才能解释你的个人经历。然而，上帝假说没有可量化的解释力，你无法从中计算出任何结果。这并不能说明它是错的，但的确可以说明它不科学。
“世界是由造物主在6000年前事无巨细地创造出来的”这样的假设确实无法证伪，但也是无效的。我们可以通过量化看看它有多复杂：你需要在初始条件中输入大量数据。一个简单得多且因此而更加科学的解释是，地球是一颗见证了悠长岁月的行星，达尔文进化论勤勤恳恳地履行着它的职责。
既然我们已经知道了用科学术语将某件事情解释清楚意味着什么，那么接下来就一起看看物理学家目前正艰难地寻找解释的一个研究课题：宇宙的起源。
现代版本的创世神话
起初，超弦创造了高维膜。这只是我听过的一个故事，还有其他很多类似的故事。一些物理学家认为宇宙始于一场爆炸，另一些认为源自一次反弹，还有一些则认为宇宙最初是泡沫。有物理学家说一切都来自一片网状结构，还有人认为宇宙起源于某种碰撞、绝对寂静的永续阶段、超弦气体、五维黑洞或是一种全新的作用力。
无论如何，最终的结果都是一样的：我们身处于如今这副模样的宇宙当中。上述这些故事当中你无论采信哪一个都无所谓，这一事实本身就是一个大大的警告。如果宇宙起源是一个科学问题，我们就应该会拥有一些数据能够用于辨明究竟哪个假设才是正确的，或者至少能知道需要收集哪些数据，但是想要获得能够证伪这些现代创世神话的数据实在难如登天。这些故事的历史太过久远，天体物理学家能找到的数据实在太少，远远不足以将这堆五花八门的故事区分开来。更令人绝望的是，就我们目前所知，这样的僵局可能永远无法打破，我们可能永远无法勘破宇宙起源的真相。
我需要介绍一些背景知识，即我们是如何提出有关早期宇宙的理论的，这样你才能明白为什么我会说出这样的话。在宇宙学研究中，我们会极力搜集所有能搜集到的数据，然后寻找一个简单的解释。我们能用它计算出的数据模式越多，这个解释就越好。比如，协调模型之所以是目前公认的宇宙学标准模型，不仅是因为我们输入一些初始条件就能计算出宇宙当前的状态。如前所述，做到这一点并不难。重点在于该模型只需要很简单的初始条件——它可以做到以少释多。
协调模型是爱因斯坦广义相对论的应用之一，广义相对论认为引力是由时空弯曲引起的。具体细节我就不展开了，你只需要知道，根据广义相对论，一个充满物质和能量的宇宙会膨胀，而它膨胀的速度取决于宇宙中物质和能量的类型和数量。因此，协调模型本质上是记录了宇宙中有多少物质，我们可以从中推断出膨胀的速度。
在物理学中，我们可以使用模型回溯过去。因此，从宇宙当前的状态（宇宙不断膨胀，物质分散开来聚成星系）开始，我们可以回到过去，并推断出所有物质最初一定是被挤压到一起的。宇宙过去一定是一团炽热的、几乎完全均匀的基本粒子“汤”，我们将其中的物质称为等离子体。
等离子体只是几乎完全均匀，这一点很重要。等离子体中存在一些小团块，其密度比平均密度稍微大一些，而其他区域的密度则稍小一些。但是引力会使物质聚集起来，也就是把小团块变成大团块。虽然听起来有些不可思议，不过等离子体内部极其细微的不规则现象在长达数十亿年的发展之后，形成了整个星系。而我们今天所观察到的星系分布，可以通过演化规律直接推导出早期宇宙中等离子体内部小团块的分布。因此，只要往回拖演化规律的进度条，我们就可以利用今天对星系的观测结果来推断当时等离子体中的小团块应当是什么样的，推断它们有多大，以及它们彼此之间的距离有多远。
星系的分布并不是我们唯一可以用于推断等离子体内部情况的观测数据。等离子体中密度稍高的区域温度也较高，而密度稍低的区域则温度更低。由于等离子体的平均密度非常高，因此它是不透明的，这意味着光在发出后几乎会被立即吞噬。随着等离子体密度逐渐下降，基本粒子终于可以结合起来，形成第一个小原子核。几十万年之后，当等离子体冷却到一定程度后，原子核开始将电子束缚在自己周围，这一过程叫作复合[3]。在此之后，光不再会被吸收，复合时期的光自由地穿梭在不断膨胀的宇宙间。
随着宇宙的膨胀，光的波长被拉伸，于是其振动频率降低。由于频率与光的能量成正比，而平均能量又决定了温度，于是光的温度逐渐下降。这一时期产生的光一直存续到现在，只是其温度已经降至2.7开尔文（高于绝对零度2.7摄氏度）；它构成了如今的宇宙微波背景辐射。这个名字来源于其大约2毫米的波长，属于电磁波谱中微波的波长范围[4]。
然而，天空中各个方向的宇宙微波背景辐射温度并不完全相同。其平均温度是2.7开尔文，但各个具体区域的温度会在这个平均值附近上下浮动，幅度大约在10–6这个数量级。这意味着某些方向的光会稍微热一些，另外一些方向的光则稍微冷一些。宇宙微波背景辐射中的这些温度差异也可以追溯到宇宙早期等离子体内部的密度差异。
重要的是，早期宇宙等离子体的初始条件与两项观测数据都吻合：星系的空间分布以及宇宙微波背景辐射中的温度波动。因此，宇宙学的协调模型简化了我们收集的数据：它解释了为什么两种不同类型的数据会以非常具体的方式组合到一起。虽然你可以为任意演化规律设定一个相应的初始条件，使其计算结果与我们的观测结果相符，但是这往往需要你在初始条件中添加大量信息，才能使二者恰好保持一致。但相反，无论是在动力学定律还是在初始条件中，协调模型都不需要输入太多信息就可以解释几种不同的观测数据。它可以令很多事物相洽，用上一小节的话来说，它的解释力很强。
我选择了星系分布和宇宙微波背景辐射这两个特定的观测结果，是为了解释为什么说协调模型是一个质量上乘的解释。除此之外也有其他与这一解释相符的数据，比如化学元素的丰度和星系形成的方式。这些观测结果进一步巩固了协调模型的地位。
协调模型是一个相当成功的科学理论，它虽然很简单，但是却可以合理地解释大量数据。目前与我们收集到的数据吻合度最高的结果是，宇宙的所有物质中大约只有5%是由与我们相同的成分构成的；26%是散落各地的暗物质，它们是不可见的；剩下的69%则是宇宙学常数中的暗能量。
那么大爆炸与这个模型相容吗？大爆炸指的是假想中宇宙起源的一瞬间，所以它应该发生在我们先前讨论的热等离子体阶段之前。单纯从数学的角度上讲，在发生大爆炸的时候，宇宙的密度一定是无限大的。然而，密度无限大在物理上没有意义，所以这可能表明，爱因斯坦的广义相对论在密度极高的条件下失效了。因此，当物理学家提到“大爆炸”的时候，他们所说的通常不是数学上的奇点，而是未来或许能发现的更好的时空理论中，取代这个奇点的概念[5]。
不过，大爆炸并不是协调模型的一部分，因为没有任何观测数据能让我们知道在如此久远的时间之前发生了什么。问题是，如果我们继续向前倒推方程的话，等离子体的密度和温度会继续增加。最终，早期宇宙等离子体的温度和密度将会超过我们在世界上最强劲的粒子对撞机中制造的等离子体。在超出对撞机能力上限的能量下，我们就不知道物理过程是什么样的了。我们从来没有测试过这种状况，也没有从观测结果中找到过这种条件。即使在恒星内部，温度和密度也不会超出我们在地球上能够产出的最大值。现在我们所知的唯一能产生更高密度的自然变化是恒星坍缩成黑洞的过程，但是很可惜，我们无法观测这一过程的具体情况，因为坍缩隐藏在黑洞视界的后面。
这可不是我们认知范围内的一道小小缺口。大爆炸的能量至少比我们目前为止收集过可靠数据的最高能量要高出15个数量级。当然，我们还可以猜测，而物理学家也曾大胆地猜测过。
最直接的猜测就是假设协调模型的演化方程保持不变，然后我们就可以继续将进度条往回拖到没有观测数据支撑的范围内。但是15个数量级的差距犹如天堑，这种程度的猜测相当于根据脱氧核糖核酸（DNA）链尺度的情况来推算地球半径尺度的情况，装作二者之间没有什么太大的差异。这种推断无疑是经不起推敲的，在任意条件下进行这样的操作，都会导致方程走向绝路，并最终得出大爆炸的结果。这真是令人索然无味。
然而，由于缺少观测数据来给这种时间上的回溯施加限制，所以物理学家在计算更早期的宇宙时反倒可以自由地修改方程式，并编造出其他可能会发生的令人心潮澎湃的故事。这就有意思多了。比如，物理学家通常会假设，在密度增加到超出目前的实验能达到的上限后，自然界的基本作用力最终会合而为一，这就是所谓的大统一。没有任何证据表明这样的事情发生过，但许多物理学家都支持这一观点。此外，他们还提出了数百种不同的方法来改进演化方程，我不能将它们一一列举出来，但是会在下面简要陈述其中呼声最高的几个。
暴胀
根据暴胀理论，宇宙是由一种叫作暴胀子场的量子涨落创造出来的。这里的“场”与粒子不同，它渗透在空间和时间中，无处不在。量子涨落的出现意味着，这种开天辟地的事件即便在真空中也会发生。宇宙最初只是一片真空，突然间出现了一个带有暴胀子场的泡沫，并且这个泡沫开始不断膨胀。暴胀子场使宇宙经历了一段指数级的高速膨胀——这也是为什么我们称之为“暴”胀理论。然后，物理学家推断暴胀子场衰变为我们今天依然可以观测到的粒子[6]，在这之后，一切都按照协调模型继续演化下去。
我们没有证据可以证明暴胀子场的存在，也没有证据可以证明今天所观测到的粒子产生于暴胀子场的衰变。一些物理学家声称，暴胀理论所做出的预测可能会被不久之后的观测数据证伪。你当然可以灵活地调整暴胀子场的性质，使其与后续的观测结果相匹配，但这也将意味着该假设没什么解释力。暴胀理论物理学家受到追捧的原因是，他们认为它可以简化初始条件，但抛开这一说法存在争议不谈，这种简化是以演化方程的复杂化为代价换来的。[7]
暴胀子场让宇宙从真空中诞生，有些人称之为“无中生有”的创造，比如物理学家劳伦斯·克劳斯在《无中生有的宇宙》（A Universe from Nothing）这本书里就采用了这样的描述。[8]然而，量子真空并非真的空无一物，它绝对是一种具有特殊数学性质的东西。此外，在一般的暴胀理论中，空间和时间早在我们的宇宙诞生之前就已经存在了，因此，这显然不是真正的无中生有。
新的作用力
物理学家目前认为存在四种基本力：引力、电磁力、强核力和弱核力。我们所知道的所有其他种类的力，包括范德瓦尔斯力、摩擦力、肌力等，都来自四大基本力。物理学家将假想中新的作用力称为第五种力。这个名字目前并不特指任意一种力，而是泛指由于不同原因而猜想出来的很多种作用力，其中有一种力改变了早期宇宙的假想条件。
我选取其中一个来进行说明，这是一种存在于早期宇宙当中的豆寄生场（cuscuton field）所生成的力。虽然后来这种力消失了，但在当时，它可以让波动以超出光速的速度传播。[9]豆寄生场的名字并非源自北非传统食物古斯米（couscous），也非来自生活在澳大利亚东北部的有袋动物斑袋貂（cuscus），而是来自旋花科植物中的一个名为菟丝子（cuscuta）的属，其别名为豆寄生。这种寄生物会攀附在植株和灌木上，看起来有点儿像毛茸茸的绿色假发。菟丝子几乎只会出现在热带和亚热带地区，所以我此前几乎从未见过这种植物。而豆寄生场之所以以此命名，是因为这个场就像这种寄生性植物一样，会随着协调模型的动力学定律一同“生长”。
豆寄生场产生的力会使宇宙中的物质分布呈现出与暴胀理论指数式膨胀之后相类似的结果，并且它也面临着同样的问题：对现有的观测数据来说是不必要的，同时也没能简化协调模型。
豆寄生场是在2006年被首次提出的，不得不说，这是一个相当小众的观点。我在这里专门提到它是因为，就目前的观测结果而言，豆寄生场和暴胀没有什么区别。[10]这充分说明了我的观点，即这些假设都在含糊其词，并且把一个简单的故事变得更复杂了，而这与科学理论的使命是背道而驰的。
反弹与循环
这一类理论认为，我们的宇宙在当前的膨胀之前经历过收缩的阶段，从而把“大爆炸”替换为“大反弹”：他们认为早期宇宙是在经历过一段平稳的过渡之后发展成今天这副模样的。在一些此类理论的变体中，我们的宇宙最终会在下一次反弹中迎来自己的结局，而这样的过程会无限循环下去。这种循环有很多种版本，它们的差异仅仅在于在大爆炸的奇点附近如何调整演化方程。
时下最为风靡的循环模型是罗杰·彭罗斯提出的“共形循环宇宙”以及最初由贾斯廷·库利（Justin Khoury）与其合作者共同提出的“火宇宙”理论。彭罗斯把宇宙的后期阶段和下一个宇宙的早期阶段联系在一起，而库利和他的朋友们则认为宇宙是在高维度表面的异次元碰撞中诞生的，而这种碰撞可以反复发生。在一些旨在统一引力和量子力学的方法（比如圈量子宇宙学）中，也会出现一些不会循环往复的大反弹。
你可能已经猜到了，这些观点的问题在于，它们没有解释力。它们无法简化针对任意观测结果的计算，反而让事情变得更复杂了，而且，有没有什么观测结果可以独一无二地归因于其中某个理论，是需要打一个大大的问号的。
无边界假设
为了避开大爆炸的奇点，无边界假设将早期宇宙之外的时间替换成了空间。我之所以要说宇宙“之外”，是因为在时间还不存在的情况下，“之前”这个词没有什么意义。你可以想象在纸上画一个圆圈，然后用它来指代我们所知道的宇宙。圆圈之内存在空间和时间，而圆圈之外的区域则没有时间。它并非位于任何事物之前，而是处在所有事物旁边。在无边界假设中，我们的宇宙就像这样嵌入空间里。
这个观点最初是由史蒂芬·霍金和吉姆·哈特尔（Jim Hartle）提出的，但最近在某些圈量子宇宙学的理论中也出现了去除时间的想法。这与将时空量子化的方法是一样的，而根据一些人的说法，这也有可能会引起宇宙反弹。这种模棱两可的情况并不仅仅是因为数学很难（尽管的确很难），而且因为物理学家可以通过很多种不同的方法把灵感转化为数学运算，但是我们没有任何数据来确认究竟哪种方法才是正确的。
就像其他关于早期宇宙的理论一样，该理论也是采用了一个不同的方程来取代原本的演化方程。无边界假设和其他描述早期宇宙的理论一样：它对解释现有的观测数据来说是不必要的，并且无法简化协调模型，同时它的预测还有些含糊不清。
几何发生学
几何发生学（Geometrogenesis）的思路是，空间随着宇宙一同诞生。在这种方法中，科学家通常会将宇宙诞生前的阶段描述为某种网状结构，其包含的连接实在太多，以至于无法对其进行有意义的几何解释。然后，这个网状结构会随着时间或温度的变化而变化，最终呈现出规则的、与爱因斯坦理论描述的空间相类似的几何形状。[11]
几何发生学的灵感来自这样一个现象：每一种在我们眼中平滑连续的表面，比如纸张和塑料，一旦你仔细观察的话，就会发现它们实际上是由更小的东西组成的，而这些表面之上也包含数不清的孔洞。几何发生学的问题也是一样，它对解释我们收集到的所有观测数据来说都不是必要的。不过它依然用故事填补了我们知识的空白，因为科学家不愿意接受“我们不知道”这样的答案。
。。。
必须澄清的是，我并不认为这些模型一无是处。物理学家应该都读过卡尔·波普尔[12]的著作，而他们也通常都会试图预测一些东西。问题在于，模型是可塑的，如果出现了和预测不符的观测结果，他们可以通过修改模型轻而易举地做出补救。如果一个物理学家对波普尔之后科学哲学有所了解，他就会发现这样做是有问题的，但是他们没有。因此，我们现在有数百个关于宇宙起源的故事，但其中没有一个能真正帮助我们解释清楚哪怕一条观测结果。
我的目的并不是要诋毁宇宙学。好吧，可能我的态度确实有些轻蔑，但是不要忘了，我们正是从宇宙学的研究中了解到了一些有关宇宙的真正惊人的信息。一个世纪以前，我们既不知道除了我们的银河系之外还有其他星系，也不知道宇宙正在膨胀，我当然不会轻视这些成就。我也不想说宇宙学已经走向末路，虽然协调模型已经是目前最好用的宇宙模型，但我几乎可以肯定它不会是最终的结论。可以预见的是，在未来很长一段时间里，我们收集到的数据会越来越好。这将给一些模型判处死刑（也许协调模型也会是其中一员），之后会有人提出并建立起解释力更强的新模型。这些更加优秀的模型很有可能会将时间回溯到比协调模型更早的时候。
然而，宇宙学研究受到两个问题的困扰。首先，包括我已经列出来的以及你可能听说过的许多其他假说在内，所有这些关于早期宇宙的假说都是纯粹的猜想。它们都是用数学语言书写的现代创世神话，不仅没有证据支撑，而且很难想象有什么证据可以彻底平息争论、决出胜者，因为这些假设都极其灵活，可以合理地接纳我们扔给它们的所有数据。
其次，在解释早期宇宙时，物理学家面临着一个可能无法克服的基本问题。我们目前所有的理论都依托于简单的初始条件，这没有什么可选择的余地，它是我们做出有效解释的前提条件。假如你一定要选择复杂的初始条件，那么即便是最简单的演化规律也无法使你的理论具有解释力。如果宇宙所经历的早期阶段比形成星系的热等离子体更难描述，那么我们的一整套科学方法就不再奏效。哪怕这个假说是正确的，我们也没有理由在一个简单的故事之前添加一个更加曲折的故事。
我能想到的唯一打破僵局的方法，就是开发出不需要初始条件，而是同时适用于所有时间节点的理论。目前还没出现过这样的理论，所以这也只是纯粹的猜想。
最后……
如果我们用现有的宇宙学理论去推断遥远的未来，那么用两个字来概括的话就是“黑暗”。在大约40亿年后，与我们相邻的仙女星系将会与银河系相撞。我们的太阳将会在大约80亿年后耗尽它的核燃料并燃烧殆尽，这也是其他所有恒星的结局。随着物质逐渐冷却和聚集，它们中的大部分最终都会落入黑洞。宇宙的膨胀会越来越快，其他星系会离我们越来越远，这会让我们越来越难以看清它们散发的微弱光芒。夜空将会变得暗淡无光。
但是到那个时候，人类早已不复存在。宇宙只能在目前我们所处的这个幸运且有限的时间窗口内提供适合生命生存的条件。不管你如何灵活地调整对于生命的定义，这一事实都不变，因为生命需要能量，而能量的耗尽是不可避免的。即使我们可以想象出与我们自己相差很大的生命形式，比如弗里曼·戴森（Freeman Dyson）猜测星际气体云中也有可能形成生命，但它们最终都会受限于同一个问题：生命需要变化，变化则需要自由能，而能量的供应是有限的。换句话说，熵不会减小，我们将在第3章详细讨论这个问题。现在，让我们带着批判的思维，看看我们应该在多大程度上相信这些对于遥远未来的推断。
首先需要说明的是，我们并不知道自然规律能否一直保持不变，也许它们明天就变了呢。不过在科学领域，我们通常默认自然规律不会突然发生改变。
在18世纪，大卫·休谟为此提出了归纳问题：我们在从过去的观察中推断未来事件的概率时，一般会默认自然在其发展的进程中是一致、恒定且可靠的。自然规律不会突然改变，否则它就不会被唤作“规律”了。[13]
但是，自然始终如一的假设可能是错误的。伯特兰·罗素在出版于1912年的《哲学问题》一书中，把休谟的观点比作一只鸡对农场生活规律的推断。每天早上9点，鸡都能得到喂食，雷打不动，直到有一天，农场主把它宰了。“如果关于自然一致性的思考能够更加细致的话，想必这只鸡会受用无穷吧。”罗素若有所思地写道。[14]
休谟在18世纪提出的问题直到今天依然没有解决，而且可能永远也无法解决。自然的一致性本身当然是基于过去观察结果的一种期望，但我们并不能用一个假设来证明它自己。想要预测不会发生什么不可预测的事情，这是不可能的。
你会不会觉得用数学来描述自然法则可以解决问题？很抱歉，这没什么用。我们很容易提出一些数学定律，它们看起来与我们目前已经证实的其他规律没有什么区别，但是明天就会把整个太阳系炸翻天。这并不是说有什么东西可以支持它，但也没什么东西可以反对它。一只更聪明的鸡也许可以推断出农场主的意图，但它仍然无法推断出它的推断是否正确。
这是怎么回事？在维基百科97%的词条中，如果你点击第一个链接，并且在随后的每个词条里都重复这一操作，那么你最终就会看到一个关于哲学的条目。[15]哲学是我们全部知识的归宿，科学方法也不例外。科学方法有效吗？有效。那它们为什么有效？从根本上，我们不知道。因为我们不知道它为什么有效，所以我们不能确定它会一直有效下去。
那我们到底为什么要做科学研究呢？在宇宙随时有可能分崩离析的情况下，我们为什么还要忙活这些事情呢？第一次接触到休谟的归纳问题时，我还是一个本科生，当时我深感困惑。我觉得有人把我脚下粉饰太平的地毯拉开了，露出了巨大的虚空。为什么没有人提醒过我要注意这一点？
但我旋即想到：“那又有什么区别呢？”自然规律要么继续像往常一样保持不变，要么会陡生变故。如果它们继续保持下去，那么科学方法将会为我们保驾护航，帮助我们决定怎么做才能解决我们的需求。而如果规律发生变化，那我们也无能为力，也不会有任何预案能让我们做好准备，所以为什么要花费心思去考虑这件事呢？我把地毯铺了回去，地毯下面依然是虚空，但是我可以接受。我想我注定不是一块当哲学家的材料。
我对有关宇宙消亡的恐怖故事抱有同样的想法。如果我们对此无能为力，那么徒增烦恼也毫无意义。
举个例子，宇宙可能随时都会经历自发的真空衰变，这意味着真空可能会突然分裂成不知道从哪里冒出来的粒子。如果发生这种情况，那么大量能量就会被释放到之前空荡荡的空间当中，所有物质都会一瞬间被撕碎。我们不能排除这种可能性，因为观测结果只能表明目前为止还没有发生过真空衰变。这也意味着我们无法区分真正稳定的真空和可以长期保持稳定的真空（或者用物理学家的话来说，亚稳态真空）。这种对真空状态的期望类似于罗素的鸡对食物投放的期望。
夜光贴纸就是一个亚稳态的例子。它们所使用的涂料含有能发出磷光的原子，如果你把光照射到这些原子上，它们就会把电子移动到更高的亚稳态能级，从而暂时性地把光储存起来。当电子衰变到较低能级时，原子再次以光的形式释放能量，于是夜光贴纸就会发光。
像那些可以发出磷光的原子一样，我们的真空也有可能发生衰变。由于这是一个量子过程，它并不会缓缓地拉开帷幕，让我们可以看见它的到来。它只是在一定的时间内有一定的概率发生，并且事先不会有任何警告。
真空是否会衰变取决于几个参数，而我们目前还不知道它们的具体数值。目前最准确的估计是，宇宙确实可能会衰变，但它的平均寿命大约是10500年。这个数字实在太大了，我们甚至没有为它设计过名称。但这只是平均寿命，并且只意味着真空衰变在比这个数字小很多的时长内发生的可能性很小。真空确实有可能会很早就发生衰变，只是概率极低罢了。
不过在我看来，这种估计以及其他类似的估计都是没有意义的，因为推测它们所需要的物理量大约要精确到10–35米，而我们目前设计最精良的实验只能达到大约10–20米的精确度，距离目标还差十几个数量级。[16]如果在这个差距范围内还有什么我们不知道的事情（我们有很充分的理由可以肯定这一点），那么我们的推测就是错误的。因此，简而言之就是“我们不知道”。
类似的思考也适用于其他有关宇宙末日的故事。我们当然可以利用已知的自然规律进行外推，这个过程相当有趣。但即使不考虑归纳问题，我们也应该明白，时间尺度越大，我们的预测就越不准确。即使有任何我们目前为止还没有观测到的非常缓慢或者非常罕见的物理过程，它们也有可能在遥远的未来变得意义重大。
例如，许多物理学家猜测，作为原子核组成部分之一的质子可能是不稳定的，但它的寿命太长了，以至于我们目前还没观测到质子的衰变，所以我们无法确定它到底稳不稳定。黑洞的蒸发也非常缓慢，以至于我们无法对其进行测量——它有可能根本不会发生，因为我们也无法获得证据。
我们也不知道在遥远的未来暗能量会变成什么样。我们还没有发现它的数量发生变化的证据，但是如果这种变化非常缓慢，那我们也测量不出来。然而，哪怕暗能量数量的变化极其缓慢，它也会对宇宙的膨胀速率产生巨大的影响。事实上，在大约50亿年前——那时我们的地球还没有诞生，但其他星球上可能已经出现了生命——暗能量的数值有可能小到测不出来。在那时，暗能量的影响比现在小得多，还不足以导致宇宙膨胀加速。
劳伦斯·克劳斯曾开玩笑说，他只预测未来数万亿年后的事情，因为没有人能检验他的预测是否正确。在我看来，更可靠但不那么有趣的预测是，为了防止自己预测失败，克劳斯肯定不会傻站在原地等待结果。无论如何，你都不应该相信物理学家关于宇宙毁灭的预言。你还不如找一只果蝇问问明天的天气预报。
小结
我们通过简化来改进科学理论。但关于早期宇宙，我们简化解释的程度可能是有上限的。因此，我们可能永远无法判断，有关宇宙起源的众多备选理论中究竟哪一种才是正确的，这就是有关宇宙起源的理论发展的现状。对于宇宙可能会以何种方式走向终结，问题在于我们观测不到那些极为罕见或极为缓慢的过程，因此对它们一无所知。所以不要把这些故事太当真，但如果你选择相信其中的某一个，那也请自便。
[1]我还想到了一些其他的例子，参见Debika Chowdhury,Jérôme Martin, Christophe Ringeval, and Vincent Vennin,“Assessing the Scientific Status of Inflation after Planck,”Physical Review D 100, no. 8 (Oct. 24, 2019): 083537, arXiv:1902.03951[astro-ph.CO].
[2]量化研究当然不止这一种，而是多种多样，令人眼花缭乱。这一研究领域被称为几何形态计量学（morphometrics），如果你想了解更多相关的信息，不妨去维基百科搜搜看。
[3]考虑到这可能是原子核与电子的第一次结合，为什么这样的过程会被称为复合（recombination）而不是结合（combination），这是科学术语命名问题中数不清的谜团之一。我觉得最接近答案的猜测是，这个术语是从原子物理学中借用的。在原子物理学中，等离子体首先要加热，然后才能冷却和复合。由于结合能太高，“复”与“合”这两个字便紧紧相连在了一起。
[4]这比微波炉所使用的波长要短得多，家用微波炉中的微波波长大约是10厘米。
[5]一些物理学家和科技传播工作者会使用“大爆炸”这个词来指代宇宙开始膨胀之后的一段时间。在这种情况下，大爆炸就与最初的奇点无关了。这已经并将继续引发理解上的混乱，所以我不会依照这种方式来使用该术语。
[6]其中也包括构成暗物质的假想粒子。
[7]Anna Ijjas and Paul J. Steinhardt, “Implications of Planck 2015 for Inflationary, Ekpyrotic and Anamorphic Bouncing Cosmologies,”Classical and Quantum Gravity 33 (2016): 044001,arXiv:1512.09010[astro-ph.CO].
[8]Lawrence Krauss, A Universe from Nothing: Why There Is Something Rather than Nothing (New York: Free Press, 2012).
[9]Niayesh Afshordi, Daniel J. H. Chung, and Ghazal Geshnizjani, “Cuscuton: A Causal Field Theory with an Infinite Speed of Sound,”Physical Review D 75 (2007): 083513, arXiv:hep th/0609150.
[10]Ghazal Geshnizjani, William H. Kinney, and Azadeh Moradinezhad Dizgah, “General Conditions for Scale-Invariant Perturbations in an Expanding Universe,”Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 11 (2011): 049.
[11]Tomasz Konopka, Fotini Markopoulou, and Simone Severini,“Quantum Graphity: A Model of Emergent Locality,”Physical Review D 77 (2008): 104029, arXiv:0801.0861[hep-th].
[12]卡尔·波普尔提出了著名的证伪主义，即科学理论不能被证实，只能被证伪。——译者注
[13]David Hume, A Treatise of Human Nature, ed. Lewis Amherst Selby-Bigge (Oxford, UK: Clarendon Press, 1896).
[14]Bertrand Russell, The Problems of Philosophy (New York:Barnes & Noble, 1912).
[15]“Wikipedia:Getting to Philosophy,” 维基媒体基金会（Wikimedia Foundation）最后更新于2021年12月29日。链接：en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Getting_to_Philosophy.
[16]10–35米的距离就是所谓的普朗克长度，量子引力可能在这个尺度上会变得非常重要。10–20米是目前世界上最大的粒子对撞机——欧洲核子研究中心的大型强子对撞机所能探测到的极限。