创造宇宙
（下面是《环球科学的专栏文章，勿转。《环球科学》08年第7期目录）
几乎每一个神话都有上帝创世说，最著名的故事当然是圣经旧约中上帝用了六天时间创造了世界。在中国的神话中，创世的时间要长得很多，先是盘古的出生到长大，花了一万八千年，然后开辟了天地。印度婆罗门教是梵天创造了世界，而日本神话则用天之御中主神代替了梵天。
现代宇宙学虽然不是创世说，有一点和创世说类似，就是我们现在能够看到的宇宙起源于一个有限的时间之前，这个有限的时间大约是137亿年，比所有神话传说中的时间要长。在137亿年前，宇宙是一团灼热的气体，温度和密度都是不可想象地高（高到即使现在的恒星内部也不可能达到）。这个名为大爆炸学说有一个重要之处和炸弹爆炸不同：当炸弹爆炸时，有一个中心点，在这个中心点之外所有的炸弹碎片都向外飞，而中心点原则上是不动的。大爆炸不同，没有中心点，每一点都在爆炸，很像烤面包，面包的每一块同时在膨胀。和烤面包不同的是，大爆炸时的膨胀速度大得不可想象。
宇宙大爆炸学说在上世纪六十年代之后成为公认的科学，那时大多数人认为这就是宇宙创生的最终答案，不必再追问大爆炸之前发生的事情了。这有点像基督教中的一个说法，如果你敢问上帝在创世之前做了什么，回答是那时他在为敢问这个问题的人准备地狱。但大爆炸的确有一个令人不满意的地方，就是前面说的类似烤面包的图像。为什么在大爆炸发生时我们现在看到的这块宇宙像一块面包一样均匀？为什么大爆炸发生时几乎所有的地方的温度和密度是相同的？是谁准备了这个异常均匀的条件？当时在康奈尔大学做资深博士后的古斯（Alan Guth）在听了普林斯顿大学的一位教授的宇宙学演讲之后开始思考这些问题，并很快提出了他自己的回答。这个回答非常简单和巧妙，他说，在热大爆炸之前，宇宙经历了一次极短的但非常快速的加速膨胀，这个加速膨胀将一个很小的区域放大了许多许多倍（大约是一万亿亿亿倍），从而开始时的任何不均匀都被抹平了。当时的天文学界和宇宙学界的很多人认为古斯的理论形同神话，只有研究理论物理的人认真对待他的理论。暴涨理论提出之后没有几年，我在念研究生，很多人对一些对暴涨宇宙论感兴趣的学生说，这是一个画鬼的理论。
二十多年的时间过去了，没有人再说暴涨宇宙论是画鬼的理论，因为越来越多的观测事实支持这个理论，使得暴涨论成为目前宇宙学和天体物理领域最热门的理论之一。古斯显得他思考问题的方式与众不同，因为他敢于问创世之前到底发生了什么这样的问题，他成了一个英雄。
如果真的存在一位上帝，让他准备热大爆炸这样的条件，的确非常困难，因为均匀性的条件实在太苛刻，这就像两列火车相撞，你希望看到相撞的结果不是杂乱无章的，而是一块看起来很匀称的铁块。所以，没有人会问我们能否扮演上帝这个角色，在实验室内实现大爆炸时的物理条件。而暴涨的情况很不同，在暴涨发生的时候，宇宙不需要很均匀，初始条件没有那么苛刻。此时，我们就可以问，人类能够在实验室中实现暴涨发生时的物理条件吗？换句话说，我们能够在实验室中创生一个宇宙吗？这是一个不可思议但十分诱人的问题。还是古斯，伙同一位他的麻省理工学院的同事在二十年前问了这个问题并作了回答。
很可惜的是，他们的回答是否定的。这并不是说暴涨宇宙发生时我们需要难以想象的高温高密度，相反，那个时候温度其实是极低的。能量密度呢？能量密度并不低，但也不需要高到不可想象。困难的不是实现不了高温高密度，而是很难实现暴涨发生需要的一个关键条件：使得一块哪怕是很小的空间加速膨胀。要使得空间加速膨胀，我们需要一种类似现在观测到的暗能量一样的能量。这种能量和物质的能量不同，会产生负压强。古斯等人证明，实现这个条件的先决条件是在空间中产生一个数学上的奇点。我们知道，物理得以成为科学的限制是不能有这样的奇点，否则什么事情都会发生（在奇点处经典物理定律统统失效）。
古斯等人的“定理”可以看成是一个在经典物理框架中证明的定理。如果将量子物理加进来，很难说我们到底能不能够在实验室中创造宇宙。例如我们可以问，极早期宇宙的暴涨是如何开始的？难道也是开始于一个奇点？如果我们执着于经典物理，这是一个回避不了的答案。但非常有可能，暴涨的起因是量子涨落。
关键问题在于，在这个启动了我们的宇宙的量子涨落发生之前，宇宙是处于什么状态？是什么也没有（霍金的回答）？还是很像我们的实验室，时间正常地流动着，空间看起来也很平凡？
物理学家就暴涨期的起源已经争论了很久。最近，随着观测的进展，这种争论越来越多，也越来越接近可能为观测所证实或证伪的问题。或许我们的宇宙起源于一个寻常的空间，甚至是史前的某个物理学家的实验室中。这个实验家扮演了上帝的角色，他启动了一个量子涨落，在一个极小的空间产生了极大的暗能量，这个暗能量驱动了空间的暴涨，产生了一个新的宇宙。这个新的宇宙的暴涨不会对实验家所处的宇宙产生灾难性的影响，因为新旧宇宙是通过某个狭长的桥连接起来的，很像科幻电影《黑衣人》第一集中那条狗脖子上挂的水晶链，里面藏了一个极大的星系。有人如徐一泓教授甚至猜测，如果我们的宇宙是某个物理学家创造的，他是否在宇宙间充斥的微波背景辐射中隐藏了待解的密码？
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几张与创世有关的图片
2008年6月27日 20:23:38
weinberg又写了一本鸿篇巨著《cosmology》，据说也写非常牛，非常想看
可惜国内图书馆还没有。
2008年6月27日 21:17:51
maldacena粉丝：
我也才听说。
2008年6月27日 21:20:12
宇宙学的研究…嗯…肯定很激动人心…用人脑理解宇宙…用数学理解它.用想象力去创世纪,呵呵.
李老师你有没有感觉你们宇宙学家喜欢宇宙学是因为自己有可能成为上帝呢?
2008年6月27日 22:13:47
NahuaK：
宇宙学首先是一门实验科学，希望你以后多学习再发言，你的发言才是基于想象。
我前面对你的回答说得很清楚，要研究（包括观测和实验），我说得很清楚了吧，不那么难以理解吧？
温吞水同学对你的回答比较委婉。
2008年6月27日 22:34:32
我看书上面说:
古斯的就仅仅的”暴涨’思想保留了,其机制完全被其他暴涨模型代替了.
果然思想是很重要的…
weinberg的<终极…>我下了个,居然是音频,甚汗.
2008年6月27日 22:57:21
maldacena粉丝：
Weinberg 写的 Cosmology 这本书，是刚出的吗？包含到当前的加速膨胀这部分了吗？
2008年6月27日 23:04:10
在 Amazon 找到了，Weinberg 的 Cosmology 日期是 April 28, 2008 确实够新的，呵呵
http://www.amazon.com/Cosmology-Steven-Weinberg/dp/0198526822/ref=pd_bbs_sr_1?ie=UTF8&s=books&qid=1214579486&sr=8-1
2008年6月27日 23:11:32
李老师，我对理论物理和宇宙学以及弦论很感兴趣，也喜欢微分几何，准备大三毕业后读胡森教授的研究生。但我们系主任，陈卿教授说，数学物理现在进入了一个很微妙的发展阶段，前景很不明朗，他更建议我学微分几何。您怎么看？谢谢！
2008年6月27日 23:40:10
AStro：
最好还是按照自己的兴趣来。
2008年6月28日 8:35:50
记得李老师说过，国内某大学一到周末就成了Parking University了，今天在网上居然看到真有一所大学叫Park University,在美国，是培养军人的。哈哈
2008年6月28日 9:10:18
数学物理现在进入了一个很微妙的发展阶段，前景很不明朗
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那不更是你可以发挥的舞台吗？嘿嘿，非建议。
2008年6月28日 12:24:23
呵呵，这篇文章一出来就带着能火的样子。。 。。。觉得要是改成 “制造宇宙”的话，更好玩。
2008年6月28日 13:32:12
现代科学证明好象的确精神先于物质,只不过这种”精神”远远简单于神话和宗教的神,以至于我们不把它叫做神而叫法则或逻辑,甚至从”客观存在”的角度看,它也是”物质”.
2008年7月7日 2:55:10
To: AStro
你去问胡森老师，他会说，“微分几何现在进入了一个很微妙的发展阶段，前景很不明朗“，他更建议我学数学物理。呵呵
因为陈卿老师是搞微分几何的，”对酒当歌，人生几何“，呵呵
2008年7月15日 11:09:51
我倒是想起主体意识与隔离意识的某个奇怪论调…
2008年7月28日 11:30:26
李老师:
最近一直拜读你的文章,我一直都对您提出的这些问题感兴趣,有些问题还是想提出来,问问您,希望得到您的回答,例如:自然规律为什么就存在,这些物理公式,理论为什么就是这样啊 ?
2008年7月28日 13:26:19
杨黎：
这是统一理论需要回答的问题，目前还没有人知道答案。
2008年8月21日 16:58:59
李老师,初次到您的博客,受益匪浅,在此先谢过!
一直有个不成熟的猜想,请指教.
依据广义相对论,光在时空穿梭也将受到引力的影响,这一点已被观测证明了,由此可以推出光对其通过的空间也必然产生类似或者就是引力的影响,在这一过程中,光的能量必然损失,而光速不变,那么我有一个猜想,光的”粒子性”,一个光粒子所具有的能量是在变化的,但是维持它的速度不变,这导致了它的”红移”.
“红移”被发现这么多年了,相信对它的研究也蛮多,让陈老师见笑了!!还请指教!
2008年8月24日 16:54:36
不得不说明一下,大统一理论就要横空出世了,四种基本力得到完美的统一,时间解决了一切!
2008年8月24日 16:55:40
本人不懂高等数学,相关的更为细致的工作正在艰难进行中!@