現代射電望遠鏡靈敏度很高，遙遠的類星體如此模糊不清，以致所探測到的輻射大約相當於千萬億分之一瓦特。地球上所有射電望遠鏡已經收到的來自太陽系外的總能量，要少於一片雪花落地所產生的能量。在探測宇宙背景輻射，計算類星體數、搜索空間智能信號的過程中，射電天文學家們正在研究處理的，只是少得幾乎根本不存在的能量。

科學家們極想知道的是：從收縮到膨脹的轉換過程中，到底振蕩著的宇宙在頂峰發生了什麼情況？有的認為，那時自然規律任意做了重新安排，管理這個宇宙的物理學和化學只代表範圍無窮大的諸多自然法則中的一條法則。不難看出，只有範圍有限的幾條自然規則與星系以及恆星、行星、生命和智能的實際相一致。如果種種自然規則在頂峰不可預測地進行再分類，那麼只有通過最特殊的巧合，宇宙自動售貨機才會提供一個與我們相一致的宇宙。⑤

設想一個完全像「平面國」那樣的宇宙，它們的兩維宇宙是隨第3物理維而彎曲的，只是不為其居住者所知罷了。當平地居民們作一次短途旅行時，它們的宇宙看起來是很平的。但如果它們中的某個人沿著似乎是一條很直的線走很長很長的一段路，它就會發現一個偉大的奧秘：雖然它並未遇到障礙，也從未走回頭路，但它莫明其妙地又回到了它出發的地點。它的二維宇宙一定已經變彎了，隨神秘的第3維而變得彎曲了。它無法想象那個第3維是個什麼模樣，但它能推斷它，使本故事中所有各維增加一維，你就會得到與我們相符的情形。

「Quasar」（類星體）這個詞是「quasi-stellar radio source」（類—恆星的射電源）的縮略詞。在它們並不都是強大的射電源這一事實弄清楚后、它們就被稱為QSOs（類恆星天體quasi-stellar object）了。因為它們表面像星，所以人們曾自然而然地認為它們是我們這個星系中的恆星了。但用分光儀對它們的紅移現象進行觀察表明。它們的距離可能極為遙遠。它們似乎朝氣蓬勃地參与了宇宙的膨脹，有些正以90%的光速退離我們。如果它們確實非常遙遠，那麼它們必定本身就極為明亮。才可能在那麼遠的距離外還能被看見，其中有的就像1000顆同時爆炸的超新星一樣亮，正如「天鵝座X—1」一樣，它們的迅速波動，表明它們的巨大亮度被封閉在一個很小的容積內。這樣它就小於太陽系的體積了。一定有某些巨大的活動使類星體內的能量大量外泄。對此有各種假說，其中包括（1）類星體是巨型的脈衝星、有一個與強磁場相連的迅速自轉的超大型的核；（2）類星體是由於密集於星系核心內的數百萬顆恆星多次碰撞而撕開了其外層。把巨大恆星內部高達1O億度的溫度暴露在整個視野之下而出現的；（3）一個與此有關連的觀點是：類星體也是一種星系，在這種星系內，恆星如此緊密地聚集在一起，以致一個類星體內的超新星爆炸會掀掉另一個類星體的外層而使它變成一顆超新星，從而產生恆星鏈鎖反應；（4）類星體是從始至今日還多少保存於類星體內的物質和反物質相互間的激烈的湮滅中獲得動力的；（5）類星體是一種當氣體、塵埃及恆星落入該星系核中的巨大黑洞時釋放出來的能量，這個星系本身也許就是較小的黑洞長年累月的碰撞和凝聚過程的產物；（6）類星體是作為黑洞的反面的「白洞」，一種使注入宇宙其他部分甚至別的宇宙的大批黑洞中去的物質彙集和顯示的過程。

有些星系團中的成員星系是按球面幾何體排列起來的，它們主要由橢圓體組成。其中又常以一個巨橢圓體（即假定的銀河野人）處於支配地位。其他那些以更無規則的幾何體排列的星系團，比較而言，擁有相當多的旋渦形和不規則形的星系。星系碰撞的結果，改變了原始球狀星系團的形狀，同時可能促進從橢圓形往旋渦形和無規則形演變的過程。星系的形態及其數量足以向我們講述一個可能是最為壯觀的有關古代事件的故事，一個我們剛開始閱讀的故事。

有一天，一個三維生物——假定外形像個蘋果——來到「平面國」』。在其上空盤旋。當它觀察到有個特別引人注目並令人賞心說目的正方形正進人它平面房子的時候，這個蘋果形的生物便拿定主意要向這個正方形致意——用維際間友好的手勢表示問候：「您好！」第三維的訪問者說道：「我是來自第三維的訪問者。」可憐的正方形環顧了一下它關閉著的房子，什麼也沒看見。更糟糕的是，在它看來，從上方進來的問候聲似乎是從它自身的平面體內發出來的。也許它此刻興緻勃勃細地想到：神經有點錯亂正是它這個家族世代相傳的通病。

對紅移的最明確的解釋要依據多普勒效應：星系在遠離我們，星系離我們越遠，其遠離速度就越大。但是，星係為什麼會逃離我們呢？難道我們在宇宙中所處的位置有什麼特殊，銀河在星系社會生活中似乎表現了某種漫不經心而又令人不快的舉動嗎？似乎更為可能的是，宇宙本身在膨脹，從而影響了星系。逐漸澄清的事實是：哈馬森和哈布爾發現了大爆炸——它即使不是宇宙的起源，至少也是宇宙起源的最新化身。

大爆炸的發現和星系的退行，來自一種叫做多普勒效應的常見的自然現象。對於聲物理學的多普勒效應，我們是習慣的。從我們身邊疾馳而過的汽車，當司機按響喇叭時，司機在車內聽到的是一種固定音調的平穩的嘟嘟聲；而我們在車外聽到的則是音調的特有變化。在我們聽來，喇叭聲從高頻向低頻逝去。以每小時200公里的速度行駛的一輛高速汽車，幾乎是空氣中一高一低、一高一低的連續波，波與波離得越近，音調就越高。如果一輛汽車駛離我們而去，它便拉長了聲波，在我們看來，它便使聲波降到較低聲調，產生了我們所熟悉的特有的聲音。如果汽車向我們駛來，聲波就會被壓縮，其頻率就增高，我們就會聽到一陣高音調的聲音。我們閉上眼睛也能從其音調的變化來推定汽車的速度。

如果宇宙確實振蕩，那便產生了更奇怪的問題。一些科學家認為，當膨脹之後收縮的時候，當遙遠星系的光譜都發生藍移的時候，因果就會顛倒，效應會先於起因，就好像先有漣漪從水面一點向四處蔓延，而後我才投石于池塘中；也好像先有出現火把熊熊燃燒而後我才點著它。這種因果倒置意味著什麼，對此，我們不能不懂裝懂。難道人們能在同一時間中從墳墓中誕生，並從母腹中別世嗎？時間會倒退嗎？提這些問題有什麼意義呢？

①《偉大的故事，亦譯為《故事廣記》。印度古代長篇敘事詩。公元11世紀以後失傳。——譯註

本世紀初，為眺望當時還是晴朗的洛杉礬上空，以便發現遙遠的星系的紅移現象，在威爾遜山上建造世界上最大的望遠鏡。望遠鏡的大部件必須運送到山頂上，這項工作是由騾馬隊乾的。一位名叫彌爾頓·哈馬森的年輕騾皮商，幫助把望遠鏡的機械和光學設備、科學家、工程師以及種種顯貴人物運送上山。哈馬森經常騎馬指揮他的騾馬隊。馬鞍後邊站著他的白色小獵犬，它的前爪就搭在他的肩膀上。他是一個刁著煙斗的雜工、一個賭場老手、彈子戲行家，是一個當時被稱為好對婦女獻殷勤的男子。他受的正規教育不過8年，但他聰明好奇、天生好學，對被自己艱難地運到高山頂上去的設備很感興趣。哈馬森那時與天文台一位工程師的女兒相好，而這位工程師看到自己的女兒看中一個只甘當騾皮商而沒有更大抱負的小夥子，便持保留的態度。因此，哈馬森在天文台干一些雜活，諸如電工助理、看門、擦地板等。真是無巧不成書，一天夜裡，值夜班的望遠鏡助理身ｈttｐｓ://ｒｅａd•9９ｃsw.cｏm感不適，便問哈馬森是否可以暫代他的崗位。哈馬森便趁機顯露了他對於儀器的精湛技巧，小心照管好儀器，結果很快成為一名固定的望遠鏡操作員和助理觀察員。

天空和大地成形之前，一切都含混而無形……那些清澈而輕盈的東西飄揚而上，變為天空；而那些混濁而沉重的東西凝固下來，變為大地。那些純潔、精細的物質很容易聚集在一起，而那些沉重混濁的物質則極難凝固成形。所以，天空先完整地形成了，而後才形成大地。當天空和大地在虛無中接合起來時，一切都還是原始而樸素。就這樣，未經任何創造，事物就出現了。這就是大同。一切事物都出自這個大同，但都變得互不相同了……。

100億或200億年前，一件了不得的事情發生了--宇宙大爆炸，炸出了我們的這個宇宙。大爆炸為什麼會發生，這對我們來說是最大的奧秘。毫無疑問，大爆炸確實發生了。現在宇宙中的一切物質和能量也許都以極高的密度——一種令人聯想到許多民族文化中關於天地萬物的種種神話的宇宙蛋——集結成完全無量綱的數學點。這並不是說把所有的物質和能量硬塞人當今宇宙較小的一隅，而是說，整個宇宙、物質和能量以及它們所充斥的空間、只佔很小很小的一點體積，這就沒有多少餘地可供種種事件在其間發生了。

高速計算機的發展，使我們有可能對幾十或幾萬個集體運動點進行數值實驗，每一動點代表一顆恆星，每個星都處在其他諸點的引力作用之下。在某些情況下，在已扁化為圓盤的星系中，旋臂完全以其自身的力量而形成。偶爾也有個把旋臂是由兩個各自足足含有幾十億顆恆星的星系間的近距引力衝突而造成的。通過這種星系而瀰漫擴散開來的氣體和塵埃，會互相碰撞而變暖。但是當兩個星系碰撞時，由於一個星系主要是空虛的，而且各恆星間的空間距離又很大，所以恆星就像子彈穿過蜂群一樣。毫不費力地互相穿越。雖然如此，星系的外觀還是會發生嚴重的變形。一個星系對另一個星系的直接撞擊，能使該星系的成員恆星流入星系際空間，這樣。一個星系就瓦解了。當一個小星系在正面撞上一個較大的星系時，它能產生一個最壯麗罕見的不規則星系，一個跨度達數千光年寬的環形星系，反襯著星系際空間的天鵝絨背景。它是星系池中一種飛濺、崩裂瓦解后的恆星的一種暫時的外貌。一個被拔除了核心的星系。

繞銀心轉動的任何一個特定恆星的速度，通常與旋臂中恆星的速度不同。太陽一直以每秒200公里（大約每小時50萬公里）的速度繞銀河系中心旋轉，而它進出旋臂的速度則經常是前者的20倍。平均說來，太陽和它的行星在一個旋臂里要花4000萬年時間，在外面要花8000萬年時間，進去還要花4000萬年，循環往複。旋臂勾勒出最近正在形成的許多新恆星的區域，但並不一定是像太陽一樣的中年恆星所在的區域。在這個紀元，我們住在旋臂之間。

星系中的自殺率很高。強大的X射線源、紅外輻射和射電波源就是一些近例。距離約有數千萬或幾億光年遠。它們有著極度發光的核，在光亮中波動達數星期之久。有些顯示出輻射流、1000光年長的羽狀物和在混沌中的塵埃盤，這是一些正在炸毀自己的星系。在諸如NGC625和M87一類的巨形橢圓星系的核中、可能存在質量比太陽大幾百萬倍到幾億萬倍的黑洞。在M87裏面。有些從比太陽系小的區域來的質量巨大、密度極高而體積又很小的東西，像鍾錶似地在持續活動，並且嗚嗚作響。黑洞很複雜，而在數10億光年之外則是更為混雜的天體——類星體，它們可能是一些年輕星系的大爆炸，即自宇宙大爆炸本身發生以來宇宙史上最大的事件。

我們到底是居住在一個永遠膨脹的宇宙之中，還是在有一組無限循環周期的宇宙之中呢？有種種方法可以找到這個答案：既可以通過對這個宇宙中的物質的總量進行精確的普查的辦法，也可以通過查看宇宙邊緣的方法。

由於對這個平展展的愚笨傢伙感到失望和不滿、蘋果便撞了正方形一下，讓它騰空而起，飄飄然旋而進入那個神秘的第三維。起先，正方形對正在發生的一切感到莫名其妙，它從未經歷過這種事情。但它終於意識到自己正從一個獨特的有利角度上觀察平面國，即「居高臨下」。它可以透視關閉的房間，透視它的平面夥伴們。它正從一個獨特而絕妙的視角上觀察著世界。穿過另一維，這一動作的附帶利益是使正方形獲得了一種X射線視覺。最後，我們的正方形像一片落葉一樣慢慢降回到平面上，在它的平面國同胞們看來，這個正方形先是已經莫明其妙地從緊閉的房間中消失，而後又令人費解地驀然顯形了。它們說：「天哪！你到底怎麼啦？」「我覺得」，它不由自主地答道：「我在上面來著。」它們輕輕拍打著它的各個邊，安慰它。幻覺始終是它的家族病。

來自某個星系的光是該星系內幾十億顆恆星所發射的光的總和。當光離開這些恆星時，恆星最外層的原子就吸收了它的一定頻率和某些顏色。最後，這些光譜線向我們表明數百萬光年遠的恆星含有與我們的太陽及其鄰近恆星所含的相同化學元素。哈馬森和哈布爾驚奇地發現．所有遙遠星系的光譜都有紅移，他們更為驚訝的是，星系離我們越遠，譜線紅移就越多。

不規則星系的結構不清的黑斑，漩渦星系的旋臂，以及環形星系的環面，在宇宙影中只閃現在不多的幾個鏡頭中，然後就消散了，而後往往又重新形成。我們感覺中的星系是極重的堅固天體，這其實是一種錯覺。它們是由1000億個星狀成分組成的流體結構。正如一個人。他是由100萬億個細胞組成的集合體，很有特徵地處於合成和衰變間的穩定狀態，整個人體大於其各部分的總和。星系也是這樣。

我們可以設想用如下的方法來組成一個立方體：取一定長度的一段線，沿直角以其相同長度移動，這樣就得到了一個正方形。然後又以相同的長度把這個正方形移到與其本身成直角的位置，這樣就可得到一個立方體。我們認為，這個立方體會有一片投影，我們通常把這片投影畫成其各角頂相連結的兩個正方形。如果我們以兩維來檢查立方體的投影，就會看到：並不是所有的線都等長，它們的角也並非都是直角。這個3維體在其兩維變體中並未得到完美的體現。這就是在幾何投影中失去一維的代價。現在，讓我們把這個3維立方體取出來，按與其本身成直角的角度，使之穿過一個第4物理維，既非前後、左右挪動，也非上下升降。而是同時與前後、左右、上下等這些方向成直角。我無法向你表明那到底是什麼方向，但我卻能想象這種方向確實存在。在這種情況下，我們准能造出一個4維的超正方體來，也叫做四方體的4維模擬。因為我們把自己限死在3維之中，所以我無法讓你們看看田形體（四方體的4維模擬）是個啥模樣。而我所能給你看的只是田形體的3維投影：它類似於兩個套裝在一起的立方體，其各角頂以線連結。但是，作為真實的4維田形體，它所有的邊應等長，所有的角都為直角。

從宏觀著眼，我們居住在一個充滿星系的宇宙之中，這些星系是1000億個宇宙形成和衰變的優美楷模，有的井井有條，有的雜亂無章，二者都一目了然：正常的旋渦形，與我們地球視線成不同角度的旋臂（從正面我們見到的是旋臂，從側面看還可以看到貫穿旋臂中心的氣體，如塵埃所形成的暗帶）；棒旋星系，有一條氣體塵埃和恆星的河，流過中心並連接兩頭的旋臂；穩定的橢圓巨星系，包含上百萬顆恆星，因為它們已吸收或與其他星系匯合，因此變得非常大；許多矮橢圓體，星系中的矮子，每一個包含有千百萬無足輕重的太陽；許許多多各種各樣的神秘的不規則星系，表明了在星繫世界中有許多已出現毛病的地方；而互繞星系如此接近，以致它們的邊緣因它們的伴星系引力作用而扭曲，還有這樣的情況，引力拉出一條條氣體和恆星的長條，成為星九_九_藏_書系間的橋樑。

在這些維際設想中，我們不必局限於兩維。遵照艾勃特的觀點，我們可以設想一個一維世界，在那裡每個人只是一條線的切段，或者甚至可以設想一個零維獸，即許多點的奇妙的世界。但多維的問題也許更為有趣。還能有第4維度嗎？⑥

今天的宇宙充滿各種星系團。其中有些只是幾十個星系毫無意義的、微不足道的集合體。被親切地稱之為「本星系群」中只包含兩個還算大的星系，即兩個漩渦星系：銀河系和M31。其他星系團則大到含有數以千計的相互吸引旋轉的巨大星系群。有線索表明，室女座星系團含有成千上萬個星系。

可探測的宇宙本身只有數百億光年寬，要是室女座群星有一龐大的超星系團，那麼在遙遠得多的距離中大概還有其他相類似的超星系團存在，相對來說，要探測到這類超星系團就更困難了。在宇宙生命史中，初始引力多相性顯然沒有足夠時間來聚積似乎存在於室女座超星系團中的大量的物質，因此，斯姆特試圖得出這麼一個結論，即大爆炸的一致性要比他從其他觀察中所發現的少得多，宇宙中的原始物質是以多塊狀播散開來的（某些小塊度是在預料之中的，而且甚至確實是了解星系的凝縮時所必需的。但在這個尺度上小塊度卻是一種意外）。或許只能通過設想有兩個或更多個幾乎同時發生的大爆炸，才能解答這個難題。

平面國上的每一正方形夥計只看到另一正方形的某條線的一段，即只看到離它最近的那一面。稍微走開點它才能看到正方形的另一面，但正方形的內部卻永遠是個謎，除非某個意外事件或對它進行解剖而打破它的各個面。使其內部狀況暴露出來。

在討論宇宙的大規模結構時，天文學家總喜歡假定空間是彎曲的，或者說宇宙沒有中心。或者宇宙是有限而無邊際。他們究竟在談論什麼？讓我們來設想我們居住在一個奇怪的國家，那裡人人都是平展展的。跟隨住在維克多利亞時期的英格蘭的一個研究莎士比亞的學者艾勃特，我們來到稱為「平面國」的一個地方。我們中有些人是正方形，有些是三角形，有些具有更複雜的外形。我們匆忙進出於我們的平面建築，從事平面公務，荒唐度日。平面國的每一個人只有寬度和長度，卻沒有一點高度。我們只知道前後左右，但若沒有提示，一點兒也不理解什麼是」上和下」——只有平面數學家才知道它。他們說：「聽著，這事真是非常容易。想象一下左右方向，想象一下前後方向。這樣想象不難吧。呃？現在來想象另一種維度，與其他兩邊成直角。」而我們則莫名奇妙，問：「你們在說些什麼呀？『與其他兩邊成直角』，是嗎？可世上只有兩維。要我們指向的那個第三維，可它在哪兒呢？」這些數學家們一聽就泄了氣，沒精打采地走了。誰也不去理睬什麼數學家。

我喜歡把這些深奧而動人的圖像想象為現代天文學的前兆。自大爆炸發生以來④，宇宙很可能一直在膨脹，但絕非表明它將長此不懈地膨脹下去。這種膨脹過程可能逐漸減慢，停止下來，然後便自行收縮。如果宇宙中的物質少於某一臨界量，退行星系的引力就不足以使膨脹停止下來。這樣，宇宙就會永遠失去控制。但如果宇宙中的物質比我們所見到的要多，比如說藏在黑洞或藏在星系之間的熱而不可見的氣體中，那麼，宇宙就會因引力作用而保持一體，略帶一個印度式的連續周期，膨脹之後出現收縮，宇宙之外還有宇宙，宇宙是無終結的。如果我們生活于其中的是這麼一個不斷地膨脹、收縮、再膨脹、再收縮的振蕩宇宙，那麼，大爆炸就不是宇宙的創始，而只是前一個周期的終結，也就是宇宙最新化身的毀滅。

③天體本身可以有任何顏色，甚至可能是藍色。紅移僅指每一譜線比天體處於靜止狀態時所發出的波長更長；紅移的量分別與速度和天體靜止時的譜線波長成正比。

宇宙的中心在哪裡？宇宙是否有邊緣？邊緣之外又有什麼？在兩維宇宙里，由於它隨第三維而彎曲，所以沒有什麼中心，至少在球體表面上沒有中心。這樣的一個宇宙中心並不在那個宇宙里，令人費解的是它處於第3維中，即球體內部。儘管球體表面只有這麼多面積，但這個宇宙卻沒有邊緣——它是有限而無邊際的。所以，在它之外有些什麼的問題是毫無意義的。平面生物不能依靠自身的力量逃離它們的二維世界。

在新生星系裡，小得多的雲塊也經歷了引力坍縮，內部溫度變得非常高，激發了熱核反應，第一批恆星也就開始運行。灼|熱而巨大的年輕恆星迅速演化，像浪子一樣，毫不在意地揮霍其氫燃料資源，很快就在輝煌的超新星爆炸中結束了它們的生命，將熱核塵埃——氦、碳、氧和種種較重的元素——還原為不斷生成一代代新恆星的星際雲。大量早期恆星的超新星爆炸，在緊鄰的氣體中產生了連續重選的衝擊波，擠壓著星系間的媒介物質，從而加速星系團的形成。引力是有機必乘的，即使是很小的物質凝塊，它也會使之擴大膨脹。超新星爆炸的衝擊波也許已經以各種規模促成了物質的增大，宇宙演變的史詩已經開始，即開始了對大爆炸產生的下列氣體物質的凝縮進行分類：星系團、星系、恆星、行星，還有最終出現的生命，以及能認識一點導致生命起源奇妙過程的智慧生物——人。

這些神話歌頌了人類的膽識。這些神話與我們關於大爆炸的現代科學神話之間的主要差別在於，科學是自問自答的，我們能進行實驗和觀察來驗證我們的設想。而那些關於創世的故事只值得我們深深地敬佩。

幾乎所有的現代宇宙學——特別是關於膨脹宇宙和大爆炸的觀點——都是基於這麼一個觀點的，即：遙遠星系的紅移是多普勒效應，並起因於它們的遠離速度。但是，自然界中還存在著其他種種紅移。例如引力紅移，在這種紅移中，有一種離開強引力場的光，必須做許多功才能擺脫強引力，這樣，它在其行程中便失去能量。這是一個被遙遠的觀察者理解為逸散光移為較長波長和更紅顏色的過程。因為我們認為在某些星系中心可能有一些巨大的黑洞，所以這是對它們紅移現象的一種可信的解釋。然而，觀察到的特殊譜線經常具有非常輕薄的擴散氣體的特色。附近黑洞並非一定出現很高的密度。或者，紅移也許是多普勒效應，並不是由宇宙的一般膨脹引起的，而是由一個較小和局部的星系爆炸引起的。不過。這麼一來，我們就應指望飛向我們的爆炸碎片與飛離我們的一樣多，指望藍移與紅移一樣多。然而，不管我們把望遠鏡對準本星系群以外的多麼遙遠的天體，我們實際上看到的幾乎只有紅移，別無它物。

有一種十分新奇、令人難以忘懷並令人深省的觀點——一種科學上或宗教上的最絕妙的推測——這個觀點還根本未經證實，也許永遠也無法得到證實。但它卻能激起人們的熱情。據說，有一個無限大的宇宙層次，所以在我們宇宙中像電子一類的基本粒子，一經穿透，將自我顯示為一個完全閉關自守的宇宙。在其內部，數量極大而體積小得多的其他粒子，組成星系和種種結構更小的本地對等物，這些更小的基本粒子本身就是低一級的宇宙。永遠以此類推下去——無止境地向低一級退行下去——宇宙中的小宇宙，無窮無盡。反向高一級類推，道理也一樣。我們所熟悉的包含有星系、恆星、行星和人的宇宙，則是向另一個方向上的無限退行的第一步——高一級宇宙中的單個基本粒子。

如果沒有充足的物質來阻止宇宙永遠膨脹下去，那麼它必定會有一個開口形狀，像一個彎曲的馬鞍，其表面以我們的3維數學比例而無限延伸。如果有足夠的物質，那麼宇宙就會有一個閉合的形狀。像以我們3維模擬那樣彎曲的球面。要是宇宙是閉合的，光就會陷於其中。在本世紀20年代，觀察家們在與M31相反方向上發現了一對遙遠的旋渦星系。他們極想弄清這是否可能是他們從另一方向看到了銀河和M31——這像用一種環射宇宙的光看見你自己的後https://read.99csw.com腦一樣。現在，我們已經知道，宇宙要比他們在20年代所想象的大得多，光要花費比宇宙的年齡還長的時間才能環航宇宙。而星系則比宇宙年輕。但是，如果宇宙是閉合的，並且光不能從中逃離出來，那麼，把宇宙描繪成黑洞可能就完全正確了。如果你想知道黑洞的內幕，那就請你環顧你的四周吧。

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前面我們已經提到過這麼一種可能性，即：蛀洞可能穿過黑洞從宇宙的一個地方到另一個地方，而無須走過其間的路程。我們可以把這些蛀洞想象為貫穿第4物理維的管子。我們並不知道有這些蛀洞存在。但是，如果它們確實存在，它們就非得總是與我們宇宙的另一地方掛上鉤嗎？或者，蛀洞是否完全可能與其他一些宇宙（否則，我們永遠到達不了的一些地方）相連結？據我們所知道的一切情況而論，可能還有其他許多宇宙存在。從某種意義上說，它們大概是互相鑲套著的。

有時候，這種射電望遠鏡與地球另一側的望遠鏡連結一起，形成了可與地球直徑相比的一個基線，在某種意義上說，就是一架像地球這個行星一樣大的望遠鏡。將來，我們也許會有繞向太陽另一端的地球軌道望遠鏡，效果上相當於一架與內太陽系一樣大的射電望遠鏡。這種望遠鏡可以揭示類星體的內部結構和本質。也許將得出類星體的標準燭光，並測定類星體的距離確與它們的紅移無關。知道了最遙遠的類星體的結構和它們的紅移，我們也許就能弄清幾十億年以前宇宙膨脹的速度是否更快些，現在是否正在變慢，宇宙是否會在某一天毀滅。

蘋果的問候竟然被正方形誤認為是其本身的一種心靈失常，這大大激怒了這個蘋果。於是，它降落到「平面國」上來。在「平面國』」上，三維夥計只能部分存在。只有一個截面能被看到，即那些與平地的乎面所接觸的點。一個在平地上蜿蜒滑動的蘋果，首先總是作為一點出現的，然後逐漸變大，成為近乎環形的薄片。正方形看到了在它的二維世界的緊閉房間中出現了一個點，這個點慢慢變大，逐漸成了一個圓形。一個不斷變化形狀的陌生夥計驀地出現了。

在我所知道的宗教觀點中，只有這個觀點超過了印度教宇宙論中無限老的循環宇宙的無窮盡的數目。其他那些宇宙會是什麼模樣呢？它們是否是基於不同的物理學定律而建立起來的呢？它們是否也有恆星、星系和人類世界或一些完全不同的東西？它有可能與一些不可想象的不同生命形式相一致嗎？要進入那些宇宙，我們就得設法穿過第4物理維，那可不是一件輕而易舉的事情。不過，黑洞也許會給我們提供一條途徑。太陽系周圍可能有許多小黑洞。在遙遠的盡頭保持好平衡，我們就將跳離……

第一次世界大戰後，埃德溫·哈布爾（掃校者注：即埃溫德·哈勃，哈勃定律的提出者）來到威爾遜山，並且很快就出了名。他是一位文雅、善於交際的天才學者，說話帶有濃厚的英國腔，在短短一年裡就獲得牛津大學的羅茲（Rhodes）獎學金。正是這個哈布爾，提出了這樣一個確定的論斷，即：旋渦星雲實際上就是「宇宙島」，像我們自己的銀河系一樣，是由無數個恆星組成的集合體。他計算出了用來測量星系距離所需的恆星標準燭光。哈布爾和哈馬森合作得很好，是一對難得的和諧共事的望遠鏡工作者。他們效法洛韋爾天文台天文學家V·M·斯萊弗，開始測量遙遠星系的光譜。不久，哈馬森就明顯地表現出比世界上任何一個職業天文學家更具有才智去測得遙遠星系的高質量的光譜。他成了威爾遜天文台的正式工作人員，學會了他工作上所需要的許多科學基礎知識。他逝世時頗受天文學界的尊敬。

④瑪雅碑銘的日期既涉及遠古的過去也涉及遙遠的將來。儘管瑪雅學者中對此有爭論，但一個碑位涉及到100萬年以前，而另一碑銘或許涉及4億年前發生的事。它所紀念的事件也許是虛構的，但時間表卻大得驚人。歐洲人在1000年以前就樂意放棄自己的宇宙只有數千年歷史的聖經觀，瑪雅人卻認為有數百萬年的歷史，而印度人則認為有數十億年。

在大爆炸發生約10億年之後，大概是因為大爆炸本身的非均勻性，宇宙中的物質形成了略微凹凸不平的塊狀分佈。物質在這些塊狀結構中比在其他地方更為稠密。它們的引力把附近大量的氣體引向它們，從而增大了必將成為星系團的氫和氦的雲。後來，極小的初始的非均勻性又使得物質形成了堅固的凝塊。

太陽系穿過旋臂的周期也許對我們具有很重要的影響。大約在1000萬年前，太陽從獵戶旋臂的谷德帶中出來。獵戶旋臂現在的距離略遠於1000光年（獵戶臂的內部是人馬座臂；而英仙座臂則在獵戶座臂之外）。當太陽穿過旋臂時，與現狀相比則更能進入氣體星雲和星際塵埃雲、並更可能遇到次星質量的天體。已經有人提出，我們行星上的主要冰川期，也許是由於太陽和地球間星際物質的介入造成的。大概每隔1億年左右重現一次。W·納皮爾和S·克拉波已經提出太陽系中的許多衛星、小行星、彗星和繞行星旋轉環，曾在星際空間自由徘徊，直到太陽衝過獵戶旋臂時，它們才被捕獲。雖然這也許不大可能。但卻是一種引人入勝的想法，也是能測定的。我們所要做的一切，就是設法得到像火星的內衛星或彗星那樣的取樣，然後檢驗其鎂同位素。相當豐富的鎂同位素，（都有相同數目的質子。但有不同數目的中子）取決於產生了鎂的任何特殊標本的恆星核聚變事件的精確結果。其中包括鄰近超新星爆炸的時限。在銀河系的不同角落，本會出現事件的不同結果，並總會出現不同比率的鎂同位素。

②這不完全確實。一個星系的近側要比其遠側離我們近幾萬光年，因此我們現在看見的前面事實上要比其後面早幾萬年。但是銀河動力學中的典型事件佔據幾千萬年時間，所以，把某一星系圖像想象為一瞬間的凍結圖像，其誤差是很小的。

甚至像銀河系那樣，看起來彬彬有禮的行星，也自有其激動起舞的時候。射電觀察表明，有兩片足以製造幾百萬個太陽的巨大氫雲從銀心驟然跌落，就好像那兒不時在發生輕度爆炸似的。一個在地球軌道上運行的高能天文台已經發現，銀心是某種獨特的γ射線譜線的巨大源泉，這完全符合那種認為在銀心隱藏著巨大黑洞的觀點。像銀河系這樣的星系也許正處於不斷演化進程中的穩重的中年；這種星系，在其激烈的青春期中包含有類星體和爆發星系，因為這些類星體距離如此遙遠，以致我們見到的只是它們的青春期，是它們幾十億年前的模樣。

在所有各維上增加一維，結果就會得到可能與我們相符合的情形：作為宇宙，4維超球體沒有中心，也沒有邊緣，在它之外什麼也沒有。那麼，為什麼所有的星系似乎正在遠離我們呢？超球體從一點開始膨脹，像一個脹大的4維氣球一樣，每時每刻都創造更多的宇宙空間。膨脹開始后的某個時候，星系凝縮了，並在超球體表面向外移動。每一星系中有許多天文學家，他們所見到的光也局限在超球體彎曲表面上。由於球面膨脹，任何星繫上的某個天文學家都會以為所有的其他星系正在遠離它。不存在任何特許的參照系。⑦星系離得越遠，退行就越快。星系嵌于空間，附於空間，而空間結構在膨脹，問題是大爆炸曾發生在現在宇宙什麼地方？顯然答案是：到處發生。

中國《淮南子》（大約公元前1世紀）

有一種十分引人的深奧信念，說宇宙只不過是一種神的夢境，這神在100個九_九_藏_書婆羅門年後，自己將消失在無夢的睡眠中。宇宙隨著神而消失，直到另一個婆羅門世紀時，他動起來，重整旗鼓又開始做偉大的宇宙夢。同時，別處還有無窮多的其他宇宙，各有自己的神在做著各自的宇宙夢。這些偉大的設想被另一個或許更為偉大的想法所沖淡。據說，人不可能成為神夢的對象，相反，神卻能成為人夢的對象。

光也是一種波。與聲音不同的是，光極易穿過真空。多普勒效應在此也起作用。如果汽車由於某種原因向前方發射出一束純黃色的光，而不是發出聲音。那麼汽車向我們逼近時，光頻就會稍微降低。在通常速度下一這種效應難以覺察。然而，如果設法使汽車以幾分之一的光速行駛，我們便能觀察到向高頻變化的光色，即當汽車逼近我們時，光色接近於藍色，當汽車退離我們時，這向低頻變化的光色就接近於紅色。我們能覺察到以非常高的速度向我們逼近的天體具有藍移的譜線色彩；以極高速度退離我們的天體則具有紅移譜線。③在遙遠星系譜線中觀察並解釋為多普勒效應的這種紅移，是宇宙學的關鍵。

上述兩種現代宇宙學沒有一種能讓我們十分喜愛。其中一種認為，宇宙是以某種方式在100億或200億年之前被創造出來的，永遠不停地膨脹，星系互相遠離，直到最後一個星系在我們的宇宙地平線上消失為止。那樣一來，星系天文學就無事可幹了。恆星冷卻並且消亡了，物質本身腐爛了，宇宙則成了一縷冷薄的基本粒子的煙霧。另一種學說。即振蕩宇宙學說則認為，宇宙既無始也無終。我們處在宇宙死亡和再生的無限循環之中，沒有任何信息流過這種振蕩的頂峰。宇宙前一化身中演化了的星系、恆星、行星、生命形式或者文明，無一能夠徐徐地進入頂峰，顫悠悠地飄過大爆炸而為我們現今的宇宙所知。兩種宇宙學說所論的宇宙命運，似乎有點令人失望，但我們可以在有關的時間表中獲得安慰。這些事件的發生需要數百億年或更多的時間，而人類和我們的子孫後代——無論他們是些什麼人——在宇宙消亡前的數百億年裡能夠完成許多光輝業績。

某些物質，特別是恆星中的物質、在可見光中發光，顯而易見。其他物質，如星系界外的氣體和塵埃，就難以探測到。雖然它好像在發射電波，但它卻不發射可見光。正是由於這個原因。我們才需要利用外來儀器以及和我們肉眼敏感的可見光不同的頻率，來解釋宇宙學之謎。在地球軌道中所進行的觀察，已經發現星系間有強X射線輝光。起先認為它是熱的星系際氫，以前從未見過如此大量的氫——大概足以閉塞整個宇宙，足以保證使我們陷於振動宇宙的困境。但是吉亞科尼進行的最新觀察，已經能夠把X射線輝光分辨成許多單個的點，大概是遙遠類星體巨群。這也為宇宙提供了前所未知的質量。當宇宙財產目錄製成的時候，所有的星系、類星體、黑洞、星系際氫、引力波，還有太空外來居民統統被總結起來時，我便就會知道我們居住在什麼樣的宇宙之中了。

⑦就我們所知，是吉奧爾達諾·布魯諾首先提出了這個觀點：不管我們碰巧在哪裡觀察宇宙，它看起來都是大體相同的。

正大天線陣（VLA）是在美國新墨西哥州的一個偏遠地區上的27個各自獨立工作的射電望遠鏡集合群體。它是一個相控陣，由電子裝置把一個個獨立工作的望遠鏡連結起來，就像是一個大小同其最微小的元件一般無二的望遠鏡，又像是一個幾十公里寬的射電望遠鏡。正大天線陣（VLA）能分辨或識別光譜射電區的細小清晰度，可與地面最大望遠鏡在電磁波譜中光學區所能做到的相匹敵。

早期的宇宙充滿了輻射和最初由氫和氦組成的充實的物質團。這些物質團是由原始緻密火球中的基本粒子形成的。如果當時附近有人去觀察，那是幾乎什麼也看不見的。然後，少量氣囊——不均勻的小囊開始增大。巨大而輕薄的卷鬚狀氣態雲形成了。一群群發出隆隆響聲的。緩慢旋轉的物體，平穩地發著光，最後形成了含有億萬個閃光點的各種天體。宇宙中最大的可辨認的結構就這樣形成了。我們今天見到了它們，我們自己就居住在它們中一個默默無聞的角落，後來，我們把它們叫做星系。

在考慮類星體時，我們遇到了許多深奧的秘密。不論類星體爆炸的原因何在，有一點似乎是很明顯的：這樣的極端猛烈的事件必定造成不可言狀的大破壞。在每次類星體爆炸過程中，都有幾百萬個世界——其中有的世界有生命和能夠理解所發生的事件的智力存在——可能被徹底毀滅。對星系的研究揭示了宇宙的秩序和宇宙之美，同樣也向我們顯示了一種至今連做夢也想象不到的劇烈的混亂。我們能生活在允許生命存在的宇宙中，這是非同尋常的；我們生活于其中的是一個毀滅星系，毀滅恆星和毀滅種種世界的宇宙，這也同樣是非同尋常的。這個宇宙對諸如我們人類這樣的微不足道的生物來說，似乎既無善意，也無惡意，只是漠不關心罷了。

每一種民族的文化都有其創世之前和創造世界的神話，這些神話往往又配上神明或安排一個「宇宙蛋」。通常，宇宙又被天真地想象為遵循人或動物的先例。這裏列舉5個太平洋海盆區的神話，這些神話的複雜程度各不相同：

用多普勒效應解釋的具有紅移的星系視退離，並不是大爆炸的惟一證據。獨立而又相當有說服力的證據來源於宇宙黑體背景輻射，即來源於以我們紀元中所期望的強度，相當均勻地來自宇宙中的各方向電波模糊的靜電干擾，以及來自現在實際上冷卻了的大爆炸的輻射。但在這點上也同樣存在著令人困惑的東西。用U—2飛機把敏感的無線電天線送到接近地球大氣層頂部所進行的觀察已經表明，背景輻射大體上在所有方向都一樣強，好像大爆炸火球相當均勻地膨脹一樣，具有很準確。很對稱的宇宙起源。但背景輻射一經更精確的檢查，便證實並非完全對稱。如果整個銀河系（也許還有本星系群的其他成員）以每小時100多萬英里（每秒600公里）的速度朝室女座星系團疾馳，則有一個可能被理解的很小的系統效應。以這種速率。我們將在百億年內到達室女座星系團，那麼研究河外天文學也就會容易得多了。室女星團是已知的最豐富的星系集團，充滿了旋渦、橢圓體和不規則體，真是天空中的上個珠寶盒。但為什麼我們會朝著它疾駛而去呢？喬治·斯姆特和他的同事們進行了這些高空觀察，指出在引力作用下，銀河系正被拖向室女座星團的中心，該星團有著比我們以前已探測到的多得多的星系；更令人驚訝的是，這個星系團具有巨大的容積，能跨越10億或20億光年遠的巨大空間。

人類各種文化都喜歡自然界中的循環現象。但是，有人認為，如果神不授意於它們，那些循環又怎能出現呢？如果在人類漫長的歲月中存在著循環，那麼在永恆的神境里就不可以有循環嗎？在致力於闡明宇宙本身經歷了許多次，實際上無限多次的消亡和再生方面，印度教是世界上惟read.99csw.com一享有盛譽的宗教。它是惟一的一種，其時間尺度無疑是偶然地與現代科學宇宙學的時間尺度相一致的宗教。其循環周期是我們平常的一天一夜到婆羅門的一天一夜，86.4億年，比地球或太陽的年齡還長，大約是大爆炸發生以來的時間的一半，而且還有長久得多的時間尺度。

⑤種種自然規則是不能在頂峰隨意轉換的。如果宇宙已經經歷了多次振蕩，那麼，許多可能存在的萬有引力就只能是非常弱，以至於對某個特定的最早的膨脹來說，宇宙本來就不會連為一體了。宇宙一旦遇到這樣一個萬有引力，就會飛離，從而失去了經歷另一次振蕩、另一個頂峰和另一組自然規律的機會。這樣，我們就能從事實出發，推斷出：宇宙的存在不是在一個有限的年代里，就是在每次振動所允許的自然規則的嚴格控制之中。如果物理學定律不會隨意在頂峰轉換，那就一定會有一條規則。一組法則來確定哪些規則是可行的，哪些是不可行的。這樣一組法則應包含一門超越現有物理學的新物理學。我們的語言貧乏，似乎找不到一個合適的詞來為這種新物理學命名。類物理學（Paraphysics）和玄學（Metaphsic）已被其他相當不同、並很可能是完全無關的活動搶先濫用了，或許可以叫做「超物理學」（Transphysics）。

在那次巨大的宇宙爆炸中，宇宙開始了一種至今從未停止的膨脹過程。把宇宙爆炸描述為從外部觀察到的一種膨脹泡，這容易引起誤解。就定義而言、我們所說的外部其實什麼也不是，所以最好還是從內部來考慮它。也許可以用想象中依附於空間運動結構且向各個方向均勻膨脹的格線來表示。當空間擴展時。宇宙中的物質和能量隨之膨脹並迅速冷縮 那個過去和現在一樣充滿整個空間的宇宙火球的輻射，通過光譜——從γ射線到X射線再到紫外光，通過可見光譜的虹色，進人紅外區和射電區、現在，用射電望遠鏡可以探測到那個火球的殘骸。即從天空各處散發出來的宇宙本底輻射。在早期的宇宙中，太空是燦爛輝煌的。隨著時間的流逝，太空的結構繼續膨脹。輻射停息了。在普通可見光中。太空第一次變得黑暗起來了。就像今天這個樣子。

當引力坍縮繼續時，因為角動量守恆，初生星系的旋轉便不斷加快。有的變平，在離心力不能抵消重力的地方，沿著自轉軸把自己壓扁。這些就變成了第一個漩渦星系，即一種在廣袤太空中快速旋轉著的輪狀物質。其他一些引力較弱或自轉初速度較小的原始星系只稍微變平，結果變成了第一批橢圓星系。因為萬有引力和角動量守恆這些簡單的自然定律在整個宇宙都一致不二，所以宇宙中有相類似的星系存在，就好像用同一個模子衝壓出來的一樣。為地球這個微觀世界中的自由落體和花樣滑冰儘力提供理論根據的物理學，造就了宇宙這個宏觀世界中的種種星系。

不過，關於從多普勒效應到星系紅移以及宇宙在膨脹的推導是否完全正確。一些大文學家對此抱有吹毛求疵的懷疑態度。天文學家霍爾頓·阿爾普發現了種種不可思議的和混亂的情形，即：處在明顯自然共生組中的一個星系和一個類星體，——或一對星系，具有極不相同的紅移。偶爾似乎有連結它們的氣體、塵埃和恆星橋的存在。如果紅移是由宇宙的膨脹而引起的。那麼極不相同的紅移寓示著極不相同的距離。但自然連結著的兩個星系幾乎不可能又彼此離得很遠，有時竟相隔有10億光年遠。持懷疑態度的人說這個共生的說法純屬統計學上的認識。例如。鄰近亮星系和遙遠得多的類星體只是偶爾沿視線排列。每個都有極不相同的紅移和極不將同的遠離速度；它們之間並沒有真正形體上的聯繫。這種統計排列一定會不時地偶爾發生。這種爭論的中心在於巧合的數目是否大於偶然的數目。阿爾普提到了其他情況，在這些情況下，紅移小的星系的兩側有兩個具有幾乎相同的大紅移的類星體。他認為，類星體不在宇宙論距離上，而被處在「前景」的星系或左或右地逐出去。這種紅移是某種尚未探明的作用過程的產物。持懷疑態度的人論證了偶然巧合的排列和傳統的哈布爾——哈馬森對紅移的解釋。如果阿爾普是正確的，那麼，用來解釋遙遠類星體能源的外來機理——超新星鏈式反應、超大黑洞等等——就證明是沒有必要的了。那麼，類星體就不一定是非常遙遠的、這就需要某些其他外來機理來解釋紅移。在任何一種情形中，太空深處都正在發生著一些非常奇怪的事。

即使對膨脹宇宙和大爆炸的整個描述是正確的，我們也一定還會遇到更加棘手的難題。大爆炸時的種種情形是怎樣的呢？在此之前發生過什麼情況呢？是否有一個極小的宇宙，它沒有任何物質，然後物質突然從虛無中冒了出來？那一切又是怎樣發生的呢？許多民族的文化慣於用上帝從虛無中創造世界來回答這個問題。但這種解釋只是暫時成立的。如果我們有勇氣打破砂鍋問到底的話，當然我們就要接著提出上帝又是從哪兒來的問題，要是我們覺得這是一個無法解答的問題那為什麼不直截了當地斷定：宇宙的起源同樣也是一個無法解答的問題呢？換一句話說，如果我們認為上帝一直就固有存在，那為什麼又不直截了當地肯定宇宙也是一直就固有存在的呢？

射電望遠鏡能探測到非常模糊而又非常遙遠的天體。當我們遙望九霄雲外的空間時，同時也就在追溯遠古的時間。離我們最近的類星體大概離我們5億光年遠，最遠的可能離我們100億或120億甚至更多一些光年。如果我們看到120億光年遠的天體，那實際上我們就是看到了它120億年前的樣子，通過遙望九霄雲外的空間，我們就是在追溯遙遠的過去，追溯到宇宙的地平線，追溯到大爆炸的紀元。

銀河系的恆星運動起來優美雅緻，自成流派。球狀星團衝過銀面，並從另一邊出來，此後，它們就降低速度，返身沖回。如果我們能夠尾隨一個個具體的恆星看它們在銀面上疾馳的獨特運動，就會發現它們像是一鍋炒玉米花。我們從未看見某個星系較明顯地改變其形式，這是因為這個變化過程需要很長時間。銀河每自轉一次要2．5億年。如果我們使之加速自轉，我們會見到銀河系是一個活動的、幾乎是有機的實體，有幾分像一個多細胞有機體。星的任何一張天文照片，只不過是它笨重緩慢的運動和演化過程中某一階段的一張快照而已。②星系內部區域像固體一樣自轉。但是，此外其外層地區的自轉運動逐步變慢，就跟太陽周圍的行星遵循開普勒第三定律而自轉一樣。它的旋臂有纏繞其核的趨向，並且旋渦在不斷緊縮，而氣體和塵埃則以更大密度的旋渦型式而聚積，它們又成了那年輕、熾熱和光亮的恆星的形成場所，這些恆星勾出了其旋臂外形的輪廓。這些恆星照耀1000萬年左右，只相當於銀河系自轉周期的5％。但當那些勾出了旋臂外部輪廓的恆星燃燒殆盡時，新的恆星和相聯星雲便隨後形成，而旋渦型式則持續不變。那些勾勒出旋臂外部輪廓的恆星的生命比銀河自轉一次的時間短得多，留下的只有旋渦型式。

印度有許多神，並且每個神又都有多種表現形式。11世紀鑄造的青銅像就鑄有主神濕婆的幾種不同化身。這些不同化身中最高雅、最尊貴的就是體現每個宇宙周期之始創造宇宙的一種化身，即稱為主神濕婆的宇宙之舞。在這個叫做納塔拉亞，即舞王的化身中，濕婆神有4隻手。其右上手中拿著的是一面其聲音就是創世音的鼓；其左上手中拿著的是火舌，暗示新近創造的宇宙會在數十億年後被徹底摧毀。

⑥世上要是有一個4維的生物存在，它就能在我們這個3維世界中出現並任意隱形明顯地變形，把我們從鎖好的房間中彈出去，使我們神出鬼沒。它同樣能使我們內外翻轉。使我們內外翻轉的方法有幾種：最令人沮喪的結果是我們的五臟六腑將翻到肚子外面來。而整個宇宙——發光的星系際氣體、星系、行星和一切東西則翻到我們的肚子裏面去。我不清楚自己是否喜歡這個主意。