创世之谜：第一推动力、正反物质湮灭和因果链

创生（Creation）这个词有许多意思，清楚地辨明其众多意思之间的区别是很重要的。宇宙的创生可被认为是表示突然之间，物质从那混沌的、无结构的原始形态被组织到现在我们观测到的复杂的秩序和活动中。宇宙的创生也可能真的表示在先前无形的虚空中创造出物质。或者，宇宙的创生也可表示整个的物质世界，包括空间和时间，从无中突然出现。另外，还有生命及人的创生问题。

20世纪之前，科学家和神学家都认为，物质是不能用自然的方法创造（或毁灭）的。当然，物质的形态有变化，比如，在化学反应的过程中，物质的形态发生变化，但物质的总量被认为总是恒定的。科学家们在面对物质起源这道难题时，倾向于相信宇宙的年龄是无限的，这就避开了创造物质的问题。在永恒的宇宙中，物质可以是一直就存在的，于是，物质的起源这道难题也就被绕开了。

有了这些事实做后盾，人们似乎摸到了门路，可以对一切物质的本源给出一个自然的解释了。发生大爆炸时，有大量的能量，使物质和反物质得以断续地大量产生出来。最后，爆炸热冷却下来，这些物质就聚集成恒星和行星。不幸，这简洁干净的解释却有个大漏洞；因为物质遇上反物质时，两者会彼此湮灭，同时会有剧烈的能量释放，而这正与物质创造的过程相反。因而，由物质和反物质混合组成的宇宙是极不稳定的。在我们的星系中掺加反物质得有非常严格的条件限制，因而，反物质的量是微乎其微的。
那么，那些该有却不在的反物质都到哪里去了呢？在实验室中，每造出一个粒子，就必有一反粒子。照理说，宇宙中的物质与反物质之比该是一比一，但多次观测的结果却排除了这照理说是该有的事。有些天体物理学家提出一种假说，认为物质和反物质不知怎么彼此分离开来，彼此天各一方了。这些天体物理学家试图以这种假设来解释反物质的失踪之谜。或许，一些星系是由反物质组成的，另一些星系是由物质组成的。然而，迄今为止，还没有人提出过令人信服的物质与反物质的分离机制。因而，对称宇宙论失宠了。

最近，出现了一条或许能走出这一困境的路径。尽管在实验室条件下，物质和反物质总是成双产生的，但在大爆炸的超高温条件下，很可能可以多出一点点物质。那种试图对自然界的四种基本力给以一个统一的描述的理论研究，使人们产生了上述的想法（在第11章里，还要对此进行较为详尽的讨论）。根据理论计算，在温度高达1027度时（这一温度只能在宇宙创生的头10-36秒才能达到），每产生10亿个反质子，同时就会产生十亿零一个质子。同理，电子也会比正电子多出十亿分之一。
虽然只多出这么一小点，但其意义却十分重大。在后续的大厮杀中，10亿成对的质子和反质子彼此湮灭，留下了一个未配对的质子和一个孤立的电子。这些近乎是大自然计划外的添加物的剩余粒子，就变成了后来构成所有星系的物质，所有的恒星和行星，还有我们人类本身，都是由这些物质构成的。根据这一理论，我们的宇宙是由微量剩余的非均衡物质构成的，这些物质是那难以想象的瞬间大爆炸的残留物。
如同一切好理论一样，物理学家们觉得，这样解释物质的起源有相当的说服力。但到哪里去找硬邦邦的证据呢？
现在似乎有了两个可验证的计算结果。第一个结果与大爆炸之初的10亿个粒子与反粒子大规模互相湮灭有关。10亿个粒子和反粒子相互湮灭之后，还会剩下一个多余的粒子，同时，伴随湮灭所释放出的能量也必会留存下来，很可能就是以热的形式留存下来。正如我们在前面的一章里讲到的那样，宇宙确实是浸泡在大爆炸所留下的热辐射里。那么，把每一现存的原子的热能加起来，看看其数目是否与十亿分之一的计算相符合，这是很简单的事。结果发现数字的确相符，至少可以用很说得通的模型来找出一致性。因此，这一理论不但解释了物质的起源，而且也说明了宇宙的确切温度。这确实是项了不起的成就。

预言物质产生会有微量剩余的理论，也同样预言：根据产生微量剩余物质的机制，也会有物质的自发性微量毁灭。这种理论认为，在极长的时间里，质子会衰变成正电子，而正电子会进而湮灭电子。这样，一切物质最后注定要归于消失。但其时间尺度是如此之长，以致一个人的身体在其一生中平均才失掉大约一个质子。为了验证这一理论，科学家们正在地下深处（为的是消除宇宙线的干扰）研究观察极大量的物质，试图揪住一个正在消失的质子。因为这样的研究观察过程从根本上说是统计性的，所以要耐心地等上几个星期才能观测到偶然的反常衰变，要知道，一个质子的平均寿命至少是1030年。这研究观察过程的原理就是堆积起成千上万吨的物质（这些物质就代表着大量的质子）以找出偶然的随机事件。现在，正在进行着好几个这样的试验，而其中至少一个实验已经显示出一些可能的质子衰变事件。
那种认为宇宙作为一个整体有一个原因，而这原因就是神的看法，是由柏拉图和亚里士多德提出来的，经过托马斯·阿奎那的发展，在18世纪由莱布尼茨和塞缪尔·克拉克使之臻于完善。这种看法，通常称作上帝存在的宇宙论论证。这宇宙论论证有两个变体，一个是我们将在本章里讨论的因果论证，一个是将在下一章里讨论的从偶然性出发的论证。大卫·休谟和伊曼纽尔·康德对宇宙论的论证持怀疑态度，而伯特兰·罗素则对之进行了严厉的攻击。
宇宙论论证的目标有两个。一个是确立“第一推动者”的存在，有了第一推动者就可以解释世界的存在。另一个目标是证明这第一推动者就是通常的基督教教义中的上帝。
宇宙论论证的推理过程是这样的：毫无疑问，每一事件都必有一个原因，但原因的链条不可能是无限的，所以万物必有一个第一因。这第一因就是上帝。必须说明的是，宇宙论论证有很多变体，而且其意义也有很多微妙的解释，因此，多年来关于宇宙论论证的辩论已经变得繁复难解了。在这里，我不想对辩论的各方进行一番公允的评价，我只是想说，宇宙论的论证受到了人类历史上一些最伟大的天才们的注意，但这并没有使辩论的双方避免犯一些逻辑上和哲学上的大错。我们这里要做的，是用现代科学的观点重新研究因果链假说。
每一事件都有一个原因吗？某种东西在没有任何在先的作用力或任何合理的理由的情况下能够出现吗？报纸上常常大肆宣扬“天空中发现无法解释的物体”。然而，这并不是说那些空中的现象没有解释，而只是说目前没有已知的解释。不幸的是，目前难以看到“每一事件都有一原因”这个断言一朝会被确凿地证明是假的，因为若想证明其为假，就不但得找出一个没有原因的事件，而且还得进而证明，不管人们对宇宙的了解有多详尽，不管人们对自然界的知识有多深入，仍是不可能找到任何原因的。这似乎是不可能做到的事。谁能有把握地说，那令人迷惑不解的事件不是由某个完全隐蔽、极其罕见、从未出现过、难以察觉的偶然过程造成的？
假如人们承认，量子事件个别地来看是没有直接的原因的，那么，物质创生这一量子过程的经典例子也能说是没有物理原因的吗？从某种意义上说，是没有物理原因。单个的粒子会以不可预测的方式突然出现，你没法知道它在哪个时刻、哪个位置出现。然而，该粒子的行为尽管放荡不羁，却仍然受制于概率的规则。假如有某一程度的空间弯曲，那么某个粒子就很可能在某一时间出现在某一空间区域。但谁也说不准它什么时候、在哪里出现。反过来说，那个粒子也有确定的机会现在就在你的起居室里突然蹦出来，尽管这概率非常之小。在量子世界里，这种事随时都有发生。