第2章　空間和時(shí)間的革命

眾所周知,我們所居住的地球是一個(gè)充滿藍(lán)色和綠色的美麗星球。但是,在從太空中得到第一張地球圖片之前很久,古希臘人就已經(jīng)令人吃驚地意識(shí)到,地球表面其實(shí)是彎曲的(他們甚至測(cè)量出了地球的周長(zhǎng))1——我們居住在一個(gè)巨大的球面上。而接下來(lái)對(duì)天體的詳細(xì)觀察,為我們的世界觀帶來(lái)了一個(gè)更為劇烈的修正。對(duì)夜空中其他可見(jiàn)行星的觀測(cè),一直以來(lái)都是天文學(xué)研究的主要內(nèi)容。但隨著觀測(cè)的深入,我們發(fā)現(xiàn)地球只是這些行星中的普通一員。地球和它的姊妹行星一起,在各自的軌道上繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn),因此它并不具備宇宙中心的任何特權(quán)。隨著對(duì)銀河系的進(jìn)一步觀測(cè),不斷有新恒星(巨大天球上的固定光點(diǎn))出現(xiàn)在我們的視野中,而宇宙邊界也在不斷地向外擴(kuò)張。這張描繪所有星體位置的三維銀河系地圖,早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人們?cè)认胂罅Φ臉O限。

在20世紀(jì)初,這個(gè)充滿恒星的宇宙模型囊括了所有我們已知的事物。我們那時(shí)還不知道,銀河系其實(shí)只是可測(cè)宇宙中數(shù)千萬(wàn)星系中的一員。更為重要的是,我們還沒(méi)有將時(shí)間包括在對(duì)宇宙的描述中。

1915年,愛(ài)因斯坦開(kāi)創(chuàng)了廣義相對(duì)論,并由此完成了他對(duì)宇宙的描述。在他的理論中,時(shí)間和空間并不是宇宙中單純的背景和舞臺(tái);相反,它們?cè)谟钪娴拿總€(gè)動(dòng)作中都是主要的參與者。他提出用新的方程來(lái)描述空間的幾何特征以及光和質(zhì)量在運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的偏轉(zhuǎn)。這些方程改變了時(shí)間和空間的角色——宇宙有可能是隨時(shí)間演化的。這個(gè)由愛(ài)因斯坦新理論給出的難以置信的預(yù)言,甚至連他本人都無(wú)法接受。

在上帝對(duì)宇宙的策劃中,時(shí)間永遠(yuǎn)是一個(gè)關(guān)鍵的角色。曾幾何時(shí),我們一直認(rèn)為時(shí)間的作用是周期性的,它可以描述四季的更替或預(yù)言行星的繞行位置。但是,作為新理論的基石,愛(ài)因斯坦給出的方程卻明白無(wú)誤地為我們展示了一個(gè)不斷演化的宇宙。從我們所知所見(jiàn)所感的宇宙出發(fā),時(shí)空會(huì)發(fā)生連續(xù)的膨脹或收縮。宇宙有過(guò)去,也會(huì)有將來(lái),而這二者都將顯著區(qū)別于它現(xiàn)在的狀態(tài)。