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哎，你永远也想像不出来质子有多小，它占的地方简直是小到不能再小了！真的，太小了！
你想啊，质子是原子里头极其微小的组成部分，而原子本身就已经小得没法儿说了。那质子到底有多小呢？这么说吧，你看到字母“i”上面那个点了吗？一滴像那么大的墨水，就能装下差不多五千亿个质子！甚至比组成一万五千年的秒数还要多！所以说，质子是绝对、绝对微小的！
现在，你再想象一下，你要是能（当然你做不到啦），把一个质子缩小到它正常大小的十亿分之一，把它塞进一个极小的空间，让它显得特别大。然后，你再往那个小得不能再小的空间里，塞进大概三十克物质。哇！恭喜你，你差不多就准备好创造一个宇宙了！
我知道，你肯定想创造一个会膨胀的宇宙，是吧？不过，你要是想创造一个比较老式的，标准的大爆炸类型的宇宙，你还得准备一些别的材料。实际上，你需要把现在存在的所有东西，包括从现在一直追溯到宇宙诞生时刻的每个粒子，全都塞进一个根本不能称之为大小的极小的地方，这个地方就叫做奇点。
不管怎么样，你都得准备好迎接一场真正的大爆炸！当然啦，你肯定希望躲到一个安全的地方去看看这奇观。但是，很遗憾，你没地方可躲，因为奇点外面什么都没有。当宇宙开始膨胀的时候，它不是向外扩张，去填满一个更大的空间，而是它自己一面扩张，一面创造空间！
把奇点想象成一个悬在黑漆漆的虚空中的小点，这很正常，但是是错的！没有空间，没有黑暗，奇点周围没有“周围”这个概念。它没地方可占，也没地方可存在。我们甚至没法问它在那里呆了多久——是它刚刚出现的，像一个灵光乍现的好主意一样，还是它一直都在那里，默默等待合适的时机？时间，根本不存在！它不是从过去产生的！
所以说，我们的宇宙就是从无到有的，凭空出现的！
在那一瞬间，一个无比辉煌的时刻降临了！速度快到无法形容，范围广到难以置信！奇点一下子就变得无比巨大，拥有了无法想象的空间！这充满活力的第一秒钟（很多宇宙学家会花一辈子时间来把它切割成越来越小的部分），产生了引力，以及其他支配物理学的各种力。不到一分钟，宇宙的直径就已经达到了惊人的1600万亿公里，而且还在飞速膨胀！这时候，产生了巨大的热量，温度高达一千万摄氏度！这么高的温度足以引发核反应，结果就是创造出一些比较轻的元素——主要是氢和氦，还有少量的锂（大概每一千万个原子里，有一个锂原子）。三分钟之后，百分之九十八的现在已经存在，或者将来会存在的物质，都产生了！我们有了一个宇宙！这地方美妙极了，而且非常漂亮！而这一切，发生的时间大概就够你做完一块三明治！
这个重大时刻到底发生在什么时候，现在还是有点争议的。宇宙到底是在一百亿年前形成的，还是在两百亿年前形成的，还是在这两者之间？这个问题宇宙学家们已经争论很久了。现在大家似乎越来越倾向于大约137亿年这个数字。但是，后面我们会看到，这种事情是很难计算的。其实，我们只能说，在那非常遥远的过去，在某个无法确定的时刻，由于不知道的原因，科学上称之为t=0的时刻来临了。我们就这样踏上了旅程！
当然啦，我们有很多事情都不知道，也有很多事情是我们现在或者过去很长时间里以为自己知道，但其实并不知道的。就连大爆炸理论，也是不久前才提出来的。这个概念从上个世纪20年代就开始流行了，是一位名叫乔治·勒梅特，比利时籍的教士兼学者，他首先提出了这种假设。但是，直到上个世纪60年代中期，这个理论才在宇宙学界活跃起来。当时，两位年轻的射电天文学家，无意中发现了一种非同寻常的现象。
他们的名字分别叫做阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊。1965年，他们在美国新泽西州霍尔姆德尔的贝尔实验室，想用一根大型通信天线，但是一直受到一种本底噪声的干扰——一种连续不断的、像蒸汽一样的嘶嘶声，搞得实验根本没法进行。那个噪声一直不停，来自天空的各个方位，日日夜夜，一年四季。有一年的时间，这两位年轻的天文学家想尽办法，想跟踪和除去这个噪声。他们测试了每个电器系统，他们重新组装了仪器，检查了线路，察看了电线，掸掉了插座上的灰尘。他们爬进抛物面天线，用管道胶布盖住每一条接缝，每一颗铆钉。他们拿起扫帚和抹布，再次爬进抛物面天线，小心翼翼地把他们后来在一篇论文里称之为“白色电介质”的东西，用更通俗的话说，就是鸟粪，扫得干干净净！可是他们的努力一点用都没有！
他们不知道的是，就在50公里以外的普林斯顿大学，有一组以罗伯特·迪克为首的科学家，正在想方设法寻找的，正是这两位天文学家想要除去的东西！普林斯顿大学的研究人员，正在研究上个世纪40年代，在苏联出生的天体物理学家乔治·伽莫夫提出的假设：要是你看到空间深处，你就会发现大爆炸残留下来的某种宇宙背景辐射。伽莫夫估计，那种辐射穿过茫茫的宇宙之后，会以微波的形式抵达地球。在最近发表的一篇论文里，他还提出了可以用一种仪器来做到这一点，而这种仪器，就是霍尔姆德尔的贝尔天线！不幸的是，无论是彭齐亚斯和威尔逊，还是普林斯顿大学小组的任何专家，都没有看过伽莫夫的论文。
彭齐亚斯和威尔逊听到的噪声，正是伽莫夫所假设的！他们已经找到了宇宙的边缘，至少是宇宙150亿光年以外的可见部分！他们看到了第一批质子——宇宙中最古老的光！果然不出伽莫夫所料，时间和距离已经把它变成了微波。艾伦·古思在他的《不断膨胀的宇宙》一书中，提出了一种类比，很能说明这个发现的重要性。要是你把观察宇宙深处比作是在美国纽约帝国大厦的100层往下看（假设100层代表现在，街面代表大爆炸的时刻），那么在彭齐亚斯和威尔逊发现那个现象的时候，已经有人发现的最远的星系是在大约60层，最远的东西——类星体——是在大约20层。彭齐亚斯和威尔逊的发现，把我们对宇宙可见部分的认识，推进到了离大厅地板不到一厘米的地方！
彭齐亚斯和威尔逊还是找不到噪声的原因，就打电话给普林斯顿大学的迪克，向他描述了他们遇到的问题，希望能得到解释。迪克马上意识到，这两位年轻人发现了什么。“哎呀，好家伙，人家抢在我们前面了！”他挂断电话，对他的同事们说。
不久之后，《天体物理学》杂志就刊登了两篇文章：一篇是彭齐亚斯和威尔逊写的，描述了听到嘶嘶声的经历；另一篇是迪克小组写的，解释了它的性质。尽管彭齐亚斯和威尔逊并不是在寻找宇宙的本底辐射，发现的时候也不知道那是什么东西，也没有发表任何论文来描述或者解释它的性质，但是他们获得了1978年的诺贝尔物理学奖。普林斯顿大学的研究人员，只获得了同情。据丹尼斯·奥弗比在《宇宙孤心》一文中说，彭齐亚斯和威尔逊都不清楚自己这个发现的重要意义，直到他们看到了《纽约时报》上的一篇报道。
顺便说一句，来自宇宙本底辐射的干扰，我们大家都经历过！把你的电视机调到任何接收不着信号的频道，你看到的锯齿形静电里面，大概有百分之一是由这种古老的大爆炸残留物造成的！记住，下次你抱怨收不到图像的时候，你总能看到宇宙的诞生！
虽然人人都把它叫做大爆炸，但是很多书都提醒我们，不要把它看做是普通意义上的爆炸，而是一次范围和规模都极其大的突然膨胀！那么，它的原因是什么呢？
有人认为，那个奇点，也许是早期已经毁灭的宇宙的残余——我们的宇宙，只是一系列宇宙中的一个！这些宇宙周而复始，不停地扩大和毁灭，就像一台制氧机上的气囊。有的人把大爆炸归因于所谓的“伪真空”，或者“标量场”，或者“真空能”——反正就是某种物质或者东西，将一定量的不稳定性带进了当时的不存在！从不存在中获得某种存在，这似乎不太可能，但是过去什么都没有，现在有了个宇宙，事实证明，这显然是可能的。也许我们的宇宙，只是众多更大的、大小不等的宇宙的一部分，大爆炸到处都在不停地发生。要不然，也许在那次大爆炸之前，时间和空间具有某种完全不同的形式——那些形式我们非常不熟悉，所以无法想象——大爆炸代表某个过渡阶段，宇宙从一种我们无法理解的形式，过渡到一种我们几乎可以理解的形式。“这和宗教问题很相似。”斯坦福大学的宇宙学家安德烈·林德博士，2001年对《纽约时报》的记者说。
大爆炸理论，并不是关于爆炸本身，而是关于爆炸以后发生的事情。注意，是爆炸以后不久！科学家们做了大量的计算，仔细观察粒子加速器里的情况，然后认为，他们可以回顾爆炸发生10的负43次方秒之后的情况！当时宇宙仍然很小，要用显微镜才看得见。对于每个出现在我们面前的非同寻常的数字，我们不用把自己搞得头昏脑涨，但有时候也许不妨理解一个，只是为了不忘它那难以掌握、令人惊奇的程度。所以说，10的负43次方秒，就是0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 1秒，也就是一千亿亿亿亿分之一秒！我们知道的，或者认为自己知道的有关宇宙初期的大部分情况，都要归功于一位年轻的粒子物理学家，他在1979年首先提出的膨胀理论。他的名字叫艾伦·古思，他当时在斯坦福大学工作，现在在麻省理工学院任职。他当时32岁，自己承认以前从来没有做出过什么大的成绩。要是他没有恰好去听那个关于大爆炸的讲座的话，很可能永远也提不出那个伟大的理论。而开那个讲座的，不是别人，正是罗伯特·迪克！讲座让古思对宇宙学，特别是对宇宙的形成，产生了浓厚的兴趣。
最后，他提出了膨胀理论。这个理论认为，在爆炸后的那一瞬间，宇宙突然经历了戏剧性的扩大。它不停地膨胀——实际上是带着自身逃跑，每10的负34次方秒，它的大小就翻一番！整个过程，也许只持续了不到10的负30次方秒——也就是一百万亿亿亿分之一秒——但是，宇宙从手都能拿得住的东西，变成了至少10亿亿亿倍大的东西！膨胀理论解释了，使我们的宇宙成为可能的脉动和旋转。要是没有这种脉动和旋转的话，就不会有物质团块，也就不会有星星，而只有漂浮的气体和永恒的黑暗。
根据古思的理论，在一千亿亿亿亿亿分之一秒之内，产生了引力。又过了极其短暂的时刻，又产生了电磁力，以及强核力和弱核力——物理学的各种要素。之后，又很快出现了大批基本粒子——材料的材料。从无到有，突然有了大批光子、质子、电子、中子，和很多别的东西——根据标准的大爆炸理论，每种都有10的79次方到10的89次方那么多！
这么大的数量，当然是难以理解的！我们只要知道，在那一瞬间，我们有了一个巨大的宇宙，这就够了！根据这个理论，这个宇宙是如此之大，直径至少有1000亿光年，但有可能从任何大小，直到无穷大——安排得非常完美，为恒星、星系和其他复杂体系的创建，准备好了条件！
从我们的角度来看，令人难以置信的是，这个结果对我们来说是那么完美！只要宇宙的形式稍微不同一点——只要引力稍微强一点或者弱一点，只要膨胀稍微慢一点或者快一点——那么，也许就永远不会有稳定的元素，来制造你和我，制造我们脚底下的地面！只要引力稍微强一点，宇宙本身就会像个没有支好的帐篷一样塌下来，也就没有恰到好处的值，来赋予它必要的大小、密度和组成部分。然而，要是弱了一点，什么东西也不会聚集在一起。宇宙会永远是单调、分散、空虚的。
有的专家之所以认为，也许有很多别的大爆炸，也许有几万亿次大爆炸，分布在无穷无尽的永恒里，这就是原因之一！我们之所以存在于这个特定的宇宙，是因为这个宇宙适合于我们的存在！正如哥伦比亚大学的爱德华·P.特赖恩所说：“要回答它为什么产生了，我的看法是，我们的宇宙，只是那些不时产生的东西之一。”对此，古思补充说：“虽然创建一个宇宙不大可能，但是特赖恩强调说，谁也没有统计过失败的次数。”
英国皇家天文学家马丁·里斯认为，有很多个宇宙，很可能是无数个，每个都有不同的特性，不同的组合，我们只是生活在一个，它的组合方式恰好适合我们存在的宇宙里。他用一家大服装店作为例子，来进行类比：“要是服装品种很多，你就不难挑到一件合身的衣服。要是有许多宇宙，而每个宇宙都由一套不同的数据控制，那么就会有一个宇宙，它的一套特定的数据适合于生命。我们恰好就在这样的一个宇宙里。”
里斯认为，我们的宇宙受到六个数据的支配，要是哪个值发生哪怕是非常细微的变化，事情就不可能是现在的这个模样。比如，现在的宇宙若要存在，就要求氢以准确而较为稳定的方式——说得具体一点，要以将千分之七的质量转化为能量的方式——转化为氦。要是那个值稍微低一点——比如从千分之七降至千分之六——那么就不可能发生转化：宇宙只会由氢组成。要是那个值稍微高一点——高到千分之八——结合就会不间断地发生，氢早就消耗殆尽了。无论是哪种情况，只要这个数据稍微变动，我们所知的，而又需要的宇宙，就不会存在。
我说，到目前为止，一切都恰到好处！从长远来说，引力也许会变得稍微强一点。有一天，它可能会阻止宇宙膨胀，让它把自己压扁，最后坍缩成又一个奇点，整个过程很可能重新开始。另一方面，引力也许会变得过弱，那样的话，宇宙会永远地膨胀，直到一切都互相远离，不再可能发生实质性的相互作用，于是宇宙就变成一个非常空旷、呆滞，而且没有生命的地方。第三种可能，是引力恰如其分——就是宇宙学上所说的“临界密度”——它把宇宙控制在一个恰当的范围，使事物永远继续下去。宇宙学家有时轻浮地把这称之为“金发姑娘效应”——一切都处于恰如其分的状态！（需要说明的是，这三种可能出现的宇宙，分别叫做封闭式宇宙、开放式宇宙和扁平式宇宙。）
大家迟早会想到一个问题，那就是，假设你来到了宇宙的边缘，把头伸出帘幕，那会发生什么？你的头会在什么地方（要是它不再是在宇宙里的话）？你会看到对面是什么？回答是令人失望的：你永远也到不了宇宙的边缘！倒不是因为去那里要花很长时间——虽然没错，的确要花很长时间——而是因为，即使你沿着一条直线往外走，不停地坚持往外走，你也永远到不了宇宙的边缘！恰恰相反，你会回到起始的地方（到了这种地步，你很可能会灰心丧气，放弃这种努力）。原因是，按照爱因斯坦的相对论（我们到时候会讲到），宇宙是弯曲的。至于怎么弯曲，我们也不大能想象出来。眼下，你只要知道，我们不是在一个不断膨胀的大气泡里漂浮，这就足够了。确切地说，空间是弯曲的，恰好使它无限而又有限。恰当地说，甚至不能说空间在不断膨胀，这是因为，正如诺贝尔奖获得者、物理学家史蒂文·温伯格指出的：“太阳系和星系不在膨胀，空间本身也不在膨胀。”倒是星系在飞速地彼此远离。这对直觉都是一种挑战！生物学家J.B.S.霍尔丹有一句名言：“宇宙不仅比我们想象的要古怪，而且比我们可能想象的还要古怪。”
为了解释空间是弯曲的，人们经常提出一个类比，他们试图想象，有个来自平面宇宙，从来没有见过球体的人，来到了地球。不管他在这颗行星的表面上走多远，他永远也走不到边！他很可能最终回到始发地点。他当然会稀里糊涂，说不清这是怎么一回事。哎，我们在空间的处境，和那位先生的处境完全相同！我们只是糊涂得更厉害罢了！
如同你找不着宇宙的边缘一样，你也不可能站在宇宙的中心，说：“宇宙就是从这儿开始！这是一切的最中央！”我们大家都在一切的最中央！实际上，我们对此缺少把握。我们无法用数学来加以证实。科学家们只是推测，我们确实是在宇宙的中央——想一想，这会意味着什么——但是，这种现象对所有地方的所有观察者来说，都是一样的。不过，我们真的没有把握。
据我们所知，自从形成以来，宇宙只发展到光走了几十亿年那么远的距离。这个可见的宇宙——这个我们知道，而且在谈论的宇宙——的直径，是1.5亿亿亿（也就是1 150 000 000 000 000 000 000 000）公里。但是，根据大多数理论，整个宇宙——有时候称之为超宇宙——还要宽敞得多！根据里斯的说法，到这个更大的、看不见的宇宙边缘的光年数，不是“用10个0，也不是用100个0，而是用几百万个0”来表示！简而言之，现有的空间比你想象的还要大，你不必再去想象空间外面还有空间。
很长时间以来，大爆炸理论有个巨大的漏洞，很多人对此感到不解——那就是，它根本无法解释我们是怎么来到这个世界上的！虽然存在的全部物质中有百分之九十八，是大爆炸创造的，但是那个物质完全由轻的气体组成：我们上面提到过的氦、氢和锂。对于我们的存在至关重要的重物质——碳、氮、氧以及其他一切，没有一个粒子是宇宙创建过程中产生的气体！但是——难点就在这里——要想打造这些重元素，你却非要有大爆炸释放出来的那种热量和能量不可！可是，大爆炸只发生过一次，而那次大爆炸没有产生重元素！所以，它们是从哪儿来的？有意思的是，找到这个问题答案的人，却是一位压根儿瞧不起大爆炸理论的宇宙学家，他还创造了大爆炸这个词来加以讽刺挖苦！
我们很快就会讲到他。不过，在讨论我们怎么来到这里之前，我们先花几分钟时间来考虑一下，到底什么是“这里”，这也许是很有意义的。