宇宙大爆炸之父勒梅特失传的访谈：如何看待宇宙起源的理论？

来源：互联网 2024-11-12 00:14:47 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们

本文是比利时物理学家乔治·勒梅特1964年接受的一次采访，他向记者介绍了当时关于宇宙起源的理论，特别提出反对Fred Hoyle提出的稳态宇宙理论，因为他认为这是一种先验的理论。勒梅特指出，物理学并不能总是归结为一个整体、绝对的法则。作为一名虔诚的天主教徒，乔治·勒梅特从未将宗教和上帝与物理意义上“创世”联系起来。

编译 | 洪越，叶凌远

**简介：**乔治·勒梅特（Georges Lemaître，1894-1966）是大爆炸理论的创始人之一，曾任鲁汶天主教大学的物理学教授，他也是罗马天主教神父。他曾独立地用膨胀的宇宙来解释为何越远的星系退行地越快。2018年，国际天文学会根据投票决定将哈勃定律重新命名为哈勃-勒梅特（Hubble-Lemaître）定律。勒梅特无疑是 20 世纪的重要物理学家之一，也是天文学史上的重要人物。

1964年2月14日，勒梅特接受了比利时佛兰德区国家公共电视台（VRT）记者Jérôme Verhaeghe（以下简称JV）的采访，原视频完整版本曾被认为已经遗失，只保留了约3分钟的片段。实际上原始胶卷只是被错误归类。2022 年 12 月 31 日，VRT发布了恢复后的视频，原采访为法语，并配以佛兰德语字幕。据认为这是勒梅特留下的唯一视频资料。该采访包含了这位常被称为“大爆炸之父”的物理学家的独特观点。本文根据原采访视频，其法语转录以及英语翻译编译而成。乔治·勒梅特丨图片来源：Physics Today

勒梅特：这个问题回答起来没那么容易，有很多能展开说的方面。或许我们可以先谈谈法国著名数学家 Élie Cartan 在1927年一场有关群论和几何的会议上的开场白。他隐晦地提到当时物理学界有一种大致的风向，那就是对先验的定律不加以考察，认为宇宙整体会对局部空间有某种作用。也就是在这个意义上，将相对论直接地用于 Fred Hoyle 的理论是行不通的。因为根据 Fred Hoyle 提出的稳态理论（Steady State theory），整个宇宙满足一个特定的群，反过来这个群也证实了整个空间的存在。但我感觉这样说可能还不够清晰，或许应该再解释如下：40年前，早在宇宙膨胀宇宙扩张理论提出之前，人们认为宇宙应当是静止的，万物不会有变化。归根到底，这是把一个先验的法则应用于了宇宙整体……

JV：但这是与经验是相符的……

勒梅特：不不，完全不是这样！这只是一种先验的想法。其中不存在任何的经验成分。而与宇宙膨胀有关的事实证据已经让稳态理论不再被学界所接受。那时我们才认识到应该承认宇宙是变化的。但那些坚持认为不变的人试图尽量降低变化的程度。他们说：“好吧，变就变吧，但变得越少越好。那就只变规模尺度吧！一切都重复地发生，只是每次出现尺度都变大一点。”在这种想法的驱动下，Edward Milne 先提出了宇宙论原则（cosmological principle），随后扩展为完美宇宙论原则（perfect cosmological principle），后来 Fred Hoyle 也提出了稳态理论。我们在Milne的著作中可以读到：“如果你认为宇宙演化中存在某种至始至终的目标，我认为我会同意。”请注意，重点是目标。重点不在于宇宙遵循某种定律，而由这些定律将物质或多或少以和谐的形式组织在一起，……重点在于宇宙生成是有一个既定线路的。很显然，说到底这还是莱布尼兹的那一套：我们的宇宙是最好的那个……莱布尼兹大概是个泛神论者。我们能从他的表述中读出这一点，不是吗？但不管怎么说，从科学的角度出发，稳态理论的重点就是存在一个整体目标。而 Cartan 提出的物理理论，则是认为种种定律都必须是局域的，是以微分方程的形式出现的，一个整体并不像 Hoyle 所认为那样有强烈的规律性。

JV：就不能保留这种规律性吗？

勒梅特：就是不能有这种规律性，我们也不应该有这种期望。另外，Hoyle 其实隐约也感到了这一点，只是不太愿意承认。你还记得他刚开始做这个理论的时候，觉得把这个理论扔掉才对。他说：“好吧没有什么大事发生，没什么。”这就是他在一段时间内的想法，不是吗？他认为应该存在新的创造（création）。但这个词，“创造”，指的是什么？“创造”这个词其实不过是哲学和宗教学的回声，跟问题本身毫无关系。“创造”一词到底想要说明什么？非常简单，就是 Hoyle 所推断凭空出现的氢元素，这完全是幻想，也意料未及。正因如此，Hoyle 采用了这个词。完全在意料之外。如果要换一种表达来说这件事，我会说，氢元素以如此意外的方式产生，简直跟个幽灵一模一样 [非常强调“幽灵”一词]。就是那种在苏格兰古堡中游荡的幽灵……引入一种幽灵似的氢就是为了规避会出现的困难，那就是稳态理论与能量守恒是相抵触的，而后者又是物理学中最坚实、最根本的理论。难道不是吗？为了调和这个困境，就毫无根据地承认某种幽灵似的氢的生成。这么做有什么益处呢？没有任何的物理原理，也没有任何现实的联系，氢可以这样生成，我们也完全可以认为它会这样消失。从根本上来讲，这就是稳态理论。一个试图强加定见的先验理论。期望寻找一种静态的、带有尽量少的变化的解决办法，大家所怀有的就是这种定见。我反对这一点，因为我不认同现代物理的这种倾向——总认为宇宙中存在总体的、绝对的法则，用 Hoyle 的话来说，就是存在一种目标、目的或者是规划。但这不是我思考问题的方式。

JV：如果您愿意这么说的话，您是被 Hoyle 称为“大爆炸理论”的创造者之一。那么阁下（Monseigneur），您持有什么样的观点呢？如果可能的话，能否用简单的话描述一下。

勒梅特：其实，我不想……这个问题太宽泛了。事实上，Hoyle 将很多理论都称为“大爆炸理论”，对吧……我不知道他射出弓箭时到底瞄准地是这些理论中的哪一个，但就我于 1931 年最早提出的称作原始原子假说（hypothèse de l’atome primitif）的理论而言，我感觉他的箭射不中我。我甚至感到有些惊讶，他竟然没有意识到这一点，因为 Hoyle 先生和我有很多交谈的机会，而且是以最友好的方式……我的印象是，他对他脑中所想象的那些理论更感兴趣，但这不是那些理论本身，特别是其中我自己发展的那部分。因此我想，这一理论暂时躲开了他的攻击。我想谈谈为何如此，但不会叙述整个理论。他本质上说的是……让我找找他的原文 [翻阅资料]，“在最初的时候，所有的星系都应该已经形成了，因此……”，诸如此类，但这完全不是我思考原始原子假说的方式。宇宙存在一个初始形态……或许之后我们还可以讨论有关这一点的其他方面……存在一个与现在多样的世界状态完全不同的伊始，它的解体构成了现存所有物质的原子。根据我们的理论，解体之后的首个结果，就是宇宙的产生，出现了一个充满等离子体和向各个方向发散高能射线的的膨胀空间，这是某种跟均匀气体完全不同的东西。虽然我们不知道具体细节，但还是能大约想象出，气体会在局部产生，在某些地方，这些气团高速地移动着……

JV：那凝聚过程呢？

勒梅特：不……与这个没有关系。确切地来说不是凝聚，因为最早整个宇宙、整个等离子体都是半均匀的。一定在某些地方会形成气体，捕捉了这些射线。在捕捉的过程中，无论细节如何，很显然重核一定会碎裂，最终产生很多氢。如果从天文学的角度来看宇宙发展的话，这时在我们面前的就是完全由氢组成的可辨、独立的团团气云。这就是 Hoyle 理论的核心：一切都从氢开始。然而我们探究的重点是，此处的氢是通过某种合理的物理过程自然产生的，还是说这只是一种幽灵般的氢，来得恰到好处，数量也完美适配，以验证事先确定的规律。显而易见，我们能预料到……有一部分射线会躲过最初凝聚的过程。此时就和原始原子假说不太一样了。我们认为，一部分射线没有参与凝聚过程，不含有氢，也就可以被发现，因此我们能期望在宇宙射线中找到它们的身影。这个理论不仅我自己提出过，Erich Regener 在很早之前也表述过的，只是他用的名称是“化石射线”。这些射线是宇宙初期状态的证明，就我而言，我更倾向于将其称为“宇宙原始的烟火”，它们隐藏在极其稀疏的空间中，等终于行至我们身边，便带给我们宇宙原初状态的证明……显然这带有些许诗意。不管怎样，出发点都是氢，不管它是无中生有创造出来的，还是从别的东西那转化过来的。Hermann Bondi 肯定地认为，Hoyle 的所有研究都来自于他的稳态理论，要是他没有提出这个理论，他的其他工作也就无从谈起。我认为，Bondi 的看法是对这个理论做出的一个很明显的辩护。我对 Hoyle 的研究抱有有最高程度的尊敬，他建立了某种坚实的框架，并用基于该框架的方法，和合作者一起揭示了如何从氢开始形成了众多不同的天体。甚至可以说，他的研究比我们能做的任何宇宙起源理论还要牢固可靠。因此，假如说静态理论真的成立，那我肯定高兴。但我不得不说，我认为把这些绝妙的结果建立在一种氢是自然生成的理论上，和建立在一种氢是幽灵般地闪现的理论上，这两者是一样的，我没有觉得有什么不同。

JV：宇宙有开端（或至少有一个开端）这一事实对您而言是否有宗教意义，或宗教价值呢？

勒梅特：当然了，我必须解释一下，在采访中使用“创造”一词会微妙地改变整个访谈的意味。每个人都能非常自由且合法地阐述自己的观点……无论是不可知论、唯物主义或泛神论的。我不认为我反对这些众所周知的立场会让大家有什么兴趣，带来什么好处。如果我在这里对我的宗教信仰进行宣传，那就没有什么意义了。因此，我认为回答您问题的关键恰恰是要摒除人们的猜忌：我只是在为原始原子假设辩护，没有什么其他想法，或者在宗教上有什么别的企图。当然，没有人能确切地了解他人的心理活动或他人的动机。但不仅在意识层面我根本没有这种想法，我认为这个理论在哲学，或者说哲学-宗教问题上的影响本质上是不同的。这显然是一个更需小心阐述的论点，我现在有点不敢用几句话来表述它。几个月前我曾在那慕尔（Namur）的一次演讲中非常全面地阐述了该论点，而且你们的法语电台还转播了我的演讲。如果我的理论是正确的，它在某种程度上会使哲学中有关创造的问题消失。此外，苏黎世的 Ferdinand Gonseth 教授在我有关原始原子假设小书的序言中也曾表达过类似地观点。他正确地指出，我的理论会产生某种哲学上的共鸣，因为它使某些康德的二律背反问题消失不见了。

JV：如果我没弄错的话，阁下，这难道不是对宗教当局的警告，想要反对……

勒梅特：不，你看，首先我对宗教当局抱有最大的尊敬，他们清楚自己应该做的事。当然我不是针对宗教当局的，但毫无疑问我想警醒的是我的同事，他们的意图是好的，不是吗？他们想理性探讨这个问题，但我认为最好是弄清问题的实质。当问有关世界开端的问题时，我们似乎总会发现自己面临着一个本质的困难：我们会问自己为什么会从那一刻开始？为什么没有早一点开始？为什么……更进一步，在某种意义上，为什么不能再早一些开始呢？这样看来，任何涉及开端的理论都必定是不太自然的。若某人说“我们决定从此时开始”，这就是所谓的“无中生有”。换句话说，我们希望任何事物都来自于另外的事物，若说某个东西不从任何其他事物中产生，这就是无中生有。嗯……我的观点则非常不同。这一不可想像的开端和宇宙现在的状态是如此的不同，导致该问题并不成立。且不止如此。这一开端指的其实是多样性的开端。最基本的想法是——当然，我现在不可能进行非常详细的阐述——以量子形态存在的宇宙，在一些确定的能级上，最初只由一个或非常少的几个量子构成，以至于根本不可能询问它从哪里来，或它由什么分裂而成。熵这一概念就是来解释这些量子如何如何分裂、演化，等等。若“太初有一”，我们其实无法问自己“一”到底从哪里来。因此，说它是由“无”产生的这一问题也就不存在了。这样的时空背景不会产生任何问题。若我们采用唯灵主义者的观点，认为一切来自于上帝之类的，好吧，在这种情况下，像拉普拉斯那样说“在这起初的轻推中，我们触及到了上帝”，就是想要抓住上帝的把柄。（译者注：宇宙最初的推动这一想法似乎被错误地归于拉普拉斯，最早应是帕斯卡使用该术语来反驳笛卡尔的有神论形式。）好吧，上帝不在这个体系之内，他不属于这一开端，但由于开始的时空背景与我们现在的是如此不同，这也不会导致任何问题。因此，对一个有神论者而言，一切统统无法存续，或说不是所有东西都可以存续：若上帝不维持我的存在，我就无法继续说话，难道不是吗？但不是这样的，这只是基督教的普遍观点而已。开端并没有什么特殊之处，在开端我们并不会触及到上帝是否存在的假设。我们刚刚说到拉普拉斯有关最初推动力的观点，既然我们今天说的是英语世界的研究……我还记得James Jeans 的说法：“上帝的手指搅动了以太（the finger of God agitating the ether）”，这就是宇宙的开端。好吧，但不是这样的，这对于宗教人士来说不是一个好的想法。因为这一想法把上帝拖入了因果的领域。我相信我这一理论的贡献之一就是能避免这样的困难。

JV：所以你拒绝上帝应该作为星体具体运动的成因这一想法。

勒梅特：当然，这是显然的！若上帝支持着星系的运行，星系也是在上帝内运行的。上帝不会充当一种与一切相矛盾的力量。上帝不会像伏尔泰的钟表匠一样，时不时地给他的钟上发条吧？

JV：非常感谢，阁下。

参考资料

1. S. G. A Gontcho, JB. K. Eluo, P. Gabor, Resurfaced 1964 VRT video interview of Georges Lemaître, https://doi.org/10.48550/arXiv.2301.07198

2. 采访原视频：https://www.youtube.com/watch?v=O4toGaR1CuI&ab_channel=VRT

本文受科普中国·星空计划项目扶持

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司