一文看懂《时间简史》之谁是宇宙中最长寿的

古希腊有几派哲学家，对宇宙的变化做过很多看起来可笑、仔细想想却是深入的思考。

首先，宇宙必须是变化的，否则我们无法谈论时间。我在第1讲中谈计时的时候，就说过古人用日晷计时，那是利用日出日落，这就是变化。现代电脑里的石英钟则是利用石英晶体振动，最精确的原子钟是利用光的振动。没有变化没有运动就不会有时间，所以，宇宙中的万事万物是不停地变化的。

这样看来，古希腊哲学家赫拉克利特认为世界上所有的东西都在变化，是很自然的。这位哲学家有一句名言：“你不能两次踏进同一条河流，因为新的水不断流过你的身旁。”但是，如果我们仔细一想，总会觉得他的观点有点毛病。比如说，我们能不能将他的看法推广到一切事物呢？如果下一个时刻的一块石头不是上一个时刻的那块石头，我们是不是要每时每刻给石头重新命名？

当然，作为现代人，我们知道了，其实我们还是可以认为有些东西是不变的，例如，一个基本粒子就是一个基本粒子；例如，我们认为，上一个时刻的电子和下一个时刻的电子是完全一样的。在古代希腊，最早看到这个最重要的现代物理学概念的人是德谟克利特以及他的老师留基伯，这两个人认为世界是由不可分割的原子构成的，只是，他们出生得太早了，根本无法用实验来证明他们的想法。

在这一讲，我们会谈一谈宇宙中的各种基本粒子和一些天体的寿命，这也是一个与时间有关的话题。

古希腊人中最聪明的一些人认识到宇宙中物质可以分割成不变的原子，但一直没有得到证实，在时间的长河中，这种深刻的认识被遗忘了2000多年。在物理学中，直到玻耳兹曼，为了解释热力学，才让原子论复活。但是，正如我在第2讲中谈到的，玻耳兹曼在世的时候，原子论一直没有得到主流科学家的承认，直到爱因斯坦用原子论解释了布朗运动，科学界才接受了原子论。

现在我们都知道了，一个原子是由电子和原子核构成的。很有意思的是，电子的发现，却比原子论被普遍接受的时间要早一些。

1858年，德国物理学家普吕克尔用一种叫阴极射线管的东西做了一个重要实验。什么是阴极射线管呢？就是一个气体比较少的玻璃管中间有一个电极。在这个实验中，普吕克尔将阴极射线管接上电源，他发现，阴极射线管的管壁发出绿色的荧光，他觉得可能有什么东西在电极上被释放出来了。到了1876年，另一位德国物理学家哥尔茨坦认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。

要再过一些年，物理学家才发现阴极射线其实是由一些微小的肉眼根本看不到的粒子组成的，这些粒子就是电子。1897年，英国物理学家汤姆孙将阴极射线放在电场和磁场里，结果他发现，这些射线不但可以被弯曲，而且还可以被反射，如果阴极射线是波的话，就很难解释这些现象。所以，汤姆孙认为阴极射线是由粒子组成的，他测量了这些粒子的电荷和质量的比例。他还用实验证明了，不论这些阴极射线来自什么气体，它们的质量都是一样的。

后来，经过很多科学家的努力，原子模型被建立起来了：任何一个原子，中间是一个原子核，周围是一些电子。例如，在最轻的原子中，中间是一个最简单的原子核，也就是质子，外面是一个电子。并且，电子要比质子轻大约2000倍。

如果我们单独将电子隔离出来，一般认为，电子的寿命是无限的，也就是说，电子会永远存在下去。所以，电子看上去最接近德谟克利特心目中的“原子”，永远不会改变，永远存在下去。当然啦，如果我们将电子和它的反粒子也就是正电子放在一起，电子就不会永远存在下去了，电子和正电子会找到对方，湮灭成光子。我在《给孩子讲相对论》中谈到了狄拉克是如何预言正电子的，也谈到了电子的一位“老大哥”——谬子。

地球上的物质都是分子和原子，也就是电子和原子核构成的。那么，谬子是怎么被发现的呢？20世纪上半叶，一些好奇心很重的物理学家将可以测量电荷的静电计放在气球上，然后将气球放到数千米的高空，发现了很多在地面上看不见的宇宙射线。正如阴极射线是由电子组成的一样，这些宇宙射线也是由一些粒子组成的。

1936年，美国物理学家安德森在宇宙射线中发现，有一种粒子在磁场中弯曲得比质子射线厉害，却不如电子射线的弯 曲程度。如果假设这种粒子的质量比质子小，比电子大，那么就可以解释这种现象，比如说，这种粒子比质子轻，在磁场中就比质子容易弯曲。安德森就这样发现了一种新的基本粒子，这种基本粒子就是谬子。

谬子的电荷和电子完全一样，质量却比电子大了差不多200倍。但这并不让人惊讶，让人惊讶的是，谬子不像电子那样寿命是无限的，它的寿命非常短，只有五十万分之一秒。

好奇的小伙伴可能会问了，那个时候原子钟还没有被发明出来，科学家是怎么测量这么短的寿命的呢？其实，当我们谈一个粒子的寿命的时候，我们是假设这个粒子的速度等于零，也就是静止的。现在，爱因斯坦的相对论就派上用场了。大家还记得吧，在爱因斯坦的相对论里，对一个运动的物体来说，它的内部运动看上去是慢动作的，比如说一个运动的时钟走得比静止的时钟要慢一点。越是以接近光速运动的物体，它的内部运动的动作越慢。同样，一个粒子在飞速运动的时候，它的寿命比静止的时候要长。在宇宙射线中的谬子的运动速度非常接近光速，所以谬子的寿命其实很长。

尽管飞速行进的谬子寿命可以被任意拉长，静止的谬子的寿命却十分短，短到我们用普通的石英钟都无法计量。为什么谬子的寿命这么短呢？在基本粒子的世界，其实我们应该问一个相反的问题，相比于谬子，为什么电子的寿命可以无限长呢？这是因为，根据我们的经验，自然中任何事物的寿命通常是有限的，一个生物是如此，甚至一块没有生命的石头也是如此。

就拿一块石头来说，它只要暴露在空气中，或者在水里，就会被侵蚀，时间长了，就会风化或者变成更小的石头。从原子分子的观点来看，石头是由原子分子构成的，这些原子和分子当然可能分离出一些，这样，一块石头就会变小，甚至彻底消失。

那么，物理学家是如何看待基本粒子的呢？就像古希腊人一样，现代物理学家是这样定义一个基本粒子的：它不能被分割成更小的粒子。基本粒子本身不能分割，却会从一种基本粒子变成另一种基本粒子，或者更多的基本粒子。而导致这种变化的，就是19世纪末发现的两种新的相互作用。

第一种新相互作用，和某些原子核不稳定有关，这种不稳定现象又叫放射性。放射性涉及的相互作用被称为弱相互作用，原因是这种作用比电磁力小很多。第二种新相互作用，就是将质子和中子结合在一起形成原子核的力，这种力比电磁力还要大很多，因此叫强相互作用。在此之前，人类已经知道自然界存在两种基本相互作用，或两种基本力，一种就是万有引力，另一种是电磁力。发现原子核放射性之后，人类才发现，原来在这两种力之外还有别的力存在。

最初发现放射性的人是法国物理学家亨利·贝克勒尔，和 历史 上很多重要物理学发现一样，贝克勒尔发现放射线也是非常偶然的。

1895年，伦琴发现了X射线，尽管这是非常重要的发现，但X射线本身也是光子。伦琴在第二年年初公布了他的发现，轰动了世界，消息传到巴黎，法国科学院就讨论了伦琴的发现。贝克勒尔正好在场，他得知这种射线是阴极射线管打在物质上发出的，第二天就开始在自己的实验室里用荧光物质做试验。他用两张厚黑纸把感光底片包起来，然后把铀盐放在黑纸包好的底片上，他发现底片居然感光了，这说明铀盐会发出一种射线，也许是X射线。经过反复试验，他终于确证这与X射线无关，而是铀元素自身发出的一种射线，他把这种射线称为铀辐射。1896年5月18日，他在法国科学院报告说：铀辐射是原子自身的一种作用，只要有铀这种元素存在，就不断有这种辐射产生。后来我们都知道了。铀原子核本身不稳定，它的寿命是有限的，它会衰变成其他元素的原子核。

现在我们知道了，放射性涉及很复杂的过程，其中一种过程就是弱相互作用。科学家经过长达70年的研究，终于弄明白了弱相互作用到底是怎么回事。有一件事情非常重要，在自然界中，除了光子之外，所有基本粒子都参与弱相互作用。

现在我们可以解释孤立的电子为什么寿命是无限的，而谬子的寿命很短。电子和谬子都参与弱相互作用，这两种粒子看起来很像，只是谬子比电子重了200倍。电子为什么寿命是无限的呢？电子不可能通过弱相互作用衰变成其他粒子，因为它是带电粒子中最轻的，如果它衰变，衰变的产物必须有一个比它更轻的，所以它不可能衰变。

谬子就很不幸了，因为电子比它轻，它就可以衰变成电子加上其他粒子。真实的结果是，谬子会衰变成电子再加上两个中微子。那么，科学家为什么会花上70年才弄清楚弱作用呢？就拿谬子来说，它的衰变过程还挺复杂的。谬子先衰变成一个中微子和一个叫W粒子的东西，然后W粒子再衰变成电子和另一个中微子。

下面这张图展示了谬子衰变的过程，其中有三个粒子带有负号，意思是这些粒子带一个负电荷。两个中微子还有两个不同的下标，这是因为它们是两种完全不同的中微子。科学家经过漫长的研究，终于在20世纪60年代预言了W粒子的存在，预言这种粒子的人，就是我们在上一讲中提到的温伯格，以及他的中学同学格拉肖。

现在说一说温伯格和格拉肖的故事，这两个人是中学同学，当然他们预言W粒子的时候，早已不是中学生了。因为这两个人一生中的很多事情都有关联，所以我们同时讲他们的故事。首先，温伯格的全名是斯蒂芬·温伯格，而格拉肖的全名是谢尔登·格拉肖。他们的出生地都是纽约市，而且他们都是犹太人。格拉肖比温伯格大几个月，格拉肖是1932年年底出生的，温伯格是1933年5月出生的。巧合的是，他们进入同一所中学，也就是纽约的布朗克斯理科中学，并成了同班同学。这是一所很有名的中学，又是一家以科学为特色的中学，因此两位同学在中学时学习上就有了竞争。

犹太人有一个特点，就是希望后代成为知识分子，在精神领域获得成就。格拉肖的父母是来自俄国的移民，父亲是一名管道工，这样的家庭背景使得格拉肖从小就努力好学，希望脱离父母的阶层。无独有偶，温伯格的父母也是移民。他们在1950年从中学毕业后都去了康奈尔大学上学，同时在1954年大学毕业。大学毕业后，温伯格去了哥本哈根大学的玻尔研究所读了一年研究生，然后去了普林斯顿大学，并在1957年获得博士学位，真是神速，那一年他才24岁。格拉肖从康奈尔大学毕业后直接去了哈佛大学读研究生，不过他拿到博士学位的时间比温伯格晚了两年。格拉肖拿到博士学位之后，去了哥本哈根，在玻尔研究所隔壁的北欧理论物理研究所做博士后。

尽管格拉肖比温伯格晚两年才拿到博士学位，但他也挺幸运的，因为他的研究生导师是另一位著名犹太裔美国物理学家施温格。为什么说他很幸运呢？正是他的导师施温格影响了他，让他对弱相互作用产生兴趣。在那个年代，尽管物理学家发现了很多与弱相互作用有关的现象，比如谬子会衰变，中子也会通过弱作用衰变（我稍后再谈这个事情），但物理学家还没有一个解释弱作用的理论。

在玻尔研究所的时候，有一天格拉肖突然来了灵感，他想，弱作用很弱，这说明有一个中间过程，而这个中间过程发生起来很困难。什么是中间过程呢？比如说电磁力，一个电荷通过产生电磁场去影响另一个电荷，产生电磁场的过程就是中间过程。在第二次世界大战之后，格拉肖的老师施温格以及另一名著名物理学家费曼已经弄清楚了电磁力的完整理论，电荷产生电磁场的过程可以看成电荷发出一个光子，当这个光子被另一个电荷接收之后，另一个电荷就感受到了一个力。

在下页这张图中，有两个电子，还有一个光子用希腊字母表示。我们都知道，光子的质量为零，因此电子很容易辐射它，这样我们就能解释为什么电磁力比较强，同时电磁力也传递得很远。

回到格拉肖在气候阴沉的哥本哈根获得的灵感。他想起他的老师施温格曾经说过，弱作用也是通过一种像光子一样的粒子传递的，只不过这种粒子的质量比较大。当然，施温格之前并没有解决弱作用这个难题，因为，后来格拉肖意识到，需要三种新粒子才能完全解释弱作用，这是格拉肖在哥本哈根获得的最重要的灵感。格拉肖想到的三种粒子都是什么呢？一种就是前面谬子衰变过程中出现的那个带负电的粒子，又叫负W粒子，第二种是负W粒子的反粒子，也叫正W粒子，它会出现在反谬子衰变的过程中。格拉肖想到的第三种粒子，叫Z粒子，不带电。因为这三种新的基本粒子都在弱作用过程中扮演重要的角色，所以叫作中间玻色子。三种中间玻色子都很重，W粒子比质子重了80倍，Z粒子比质子重了91倍。正因为这些粒子都很重，所以谬子这样的粒子在发出它们时比较困难——就像我们扔一个很重的铅球。这样的话，弱力相比电磁力就弱很多，而且传递得不远。弱力传递得不远就可以解释为什么它只在原子核内发生。

格拉肖随后在1961年发表了关于弱作用的论文，这篇论文后来为他赢得了诺贝尔奖，当然，格拉肖不得不和另外两位物理学家共享这个诺贝尔奖，其中一位就是温伯格。

看来，从中学时代就竞争的两位同学中的格拉肖赢得了第一步。从1966年起，温伯格就开始思考他的竞争对手格拉肖的理论，他发现这个理论有一个重要的缺陷，就是如果把量子力学在其中扮演的角色考虑进来，就会出现问题。这个问题很专业，我就不仔细给大家讲了。总结成一句话，温伯格在格拉肖理论的基础上引进了第四种粒子，这种粒子很有名，叫作上帝粒子。有了上帝粒子，整个弱作用理论就完美了。1967年，温伯格发表了完整的弱作用理论，在这个理论中，温伯格还顺手将电磁力也包括了进来。比温伯格晚一年，在欧洲工作的巴基斯坦物理学家萨拉姆也发表了和温伯格一样的理论。1979年，格拉肖和温伯格以及萨拉姆一同获得了诺贝尔物理学奖。

正因为中间玻色子的存在，很多基本粒子就有了有限的寿命，例如，谬子的寿命大约是五十万分之一秒。其实，中间玻色子的寿命更短。就拿负W粒子来说，它自己就会衰变成电子和中微子，因此它的寿命只有大约亿亿亿分之一秒。Z粒子也会衰变，比如说衰变成一个电子和一个正电子，同样，它的寿命也只有亿亿亿分之一秒。

小伙伴们都知道，原子是由电子和原子核构成的，原子核又是由质子和中子构成的。但是大家可能不知道的是，中子本身只有在原子核中才是稳定的，一出了原子核，它就不稳定了。原因是什么呢？简单地说，中子的质量比质子大了一点点，所以它会衰变成质子，加上一个电子，再加上一个中微子。为什么质量大一定会衰变呢？早在1905年，爱因斯坦就根据他的相对论得出质量就是能量的结论，那么，粒子的质量大能量就大，通常就不稳定，这就像一个铁球放在山坡上会滚下来一样。中子不带电，它如果衰变成一个质子，就必须顺带一个电子，这样质子加电子的总电荷为零。

中子因为会衰变，在真空中也就有了有限的寿命，但它的寿命比谬子可长多了，大约有14分钟半。当然，科学家早就搞清楚了，原来有些不稳定的原子核，就是因为里头的中子不稳定造成的，这就是著名的衰变。下面就是原子核通过中子衰变的示意图。

你可能会问了，为什么中子的寿命是14分钟多，但好多原子核的寿命比这个时间长很多很多呢？答案是，在不稳定的原子核中，中子的能量比它在真空中的能量要小，这是它们受到了原子核中质子和其他中子吸引的缘故。

到了20世纪60年代，一些物理学家发现，要解释原子核中质子和中子的互相吸引，必须假设质子和中子都不是基本粒子，而是由一种叫夸克的基本粒子构成的。但是，人们从来没有见过夸克，这怎么办？有一个很简单的办法，你可以假设在质子以及中子中，夸克是由弦一样的东西连接起来的，如果你拼命想拉断弦，弦是会断的，但是在断弦的两端又会出现新的夸克，也就是说，夸克从来不单独出现，它们总是出现在弦的两端。给大家看看质子的情况：

我们看到，质子中有三个夸克，两个u夸克，一个d夸克，那三根弹簧一样的东西就是我前面说的弦。比方说，假定我们拼命拉右上方的那个红色的u夸克，弦断了，但会出现两个新的夸克，一个连着原来的红色u夸克，成为一个新的粒子，另一个夸克还是和蓝色的u夸克以及绿色的d夸克待在一起，成为新的质子。当然啦，我们不可能真的跑进质子里头拉扯夸克，物理学家是在加速器中用别的粒子轰击质子，这样质子的能量就会变大，弦也就被拉断了。

现在，我们知道了质子是如何由夸克构成的，那么中子呢？下面就是中子由夸克构成的情况。

对比一下质子，我们看到，质子里面右上方的红色u夸克被红色d夸克取代了，这就是中子和质子的一点不同。正是这点不同，使得中子的质量比质子大一点点，原因是d夸克比u夸克重一点点。聪明的小伙伴这时可能会想到，中子衰变成质子正是由红色的d夸克衰变成红色的u夸克造成的。没错，情况正是这样，再看下页的图。大家看到，d夸克通过先衰变成u夸克和负W粒子，负W粒子再衰变成一个电子加一个中微子。这不就像谬子的衰变情况吗？没错，温伯格当年已经预言了这个衰变，或者说，他重新解释了中子衰变。

那么，现在我们可能会问了，夸克到底是谁提出来的呢？想到夸克的人，不是一个物理学家而是两个物理学家，他们在不同的地方各自想到的。这两个人，一个叫盖尔曼，我在《给孩子讲相对论》里谈到了他。另一个人叫茨威格，这个茨威格不是那个著名作家，而是另一个人，两个不同的茨威格差了50多岁呢。

夸克这个古怪的名字是盖尔曼想出来的。我在《给孩子讲相对论》中提到过，盖尔曼这个人懂得好多语言，正因为如此，他居然看得懂一本几乎是天书的小说，叫《芬尼根的守灵夜》。这本小说反正我看不懂，因为里面出现好几种欧洲语言。根据盖尔曼自己说：“1963年，我把核子的基本构成命名为‘夸克’（quark），我先想出的是声音，而没有拼法，所以当时也可以写成‘郭克’（kwork）。不久之后，在我偶然翻阅詹姆斯·乔伊斯所著的《芬尼根的守灵夜》时，我在‘向麦克老大三呼夸克’这句中看到夸克这个词。由于‘夸克’字面上意思为海鸥的叫声，很明显是要跟‘麦克’及其他这样的词押韵，所以我要找个借口让它读起来像‘郭克’。但是书中代表的是酒馆老板伊厄威克的梦，词源同时有好几种。书中的词很多时候是酒馆点酒用的词。所以我认为或许‘向麦克老大三呼夸克’源头可能是‘敬麦克老大三个夸脱’，那么我要它读‘郭克’也不是完全没根据。再怎么样，字句里的‘三’跟自然中夸克的性质完全不谋而合。”

怎么样，上面这段话已经充分显示盖尔曼的语言能力了吧？其实也显示了盖尔曼这个人喜欢卖弄的性格。那么茨威格是怎么称呼夸克的呢？他取了一个后来被大家遗忘的名字：埃斯，也就是扑克牌里的那个A。

好了，基本粒子的寿命我们就谈到这里，下面我们谈谈宇宙中其他东西的寿命。

首先，我们最关心的就是太阳的寿命了。俗话说“万物生长靠太阳”，太阳不仅照亮了我们的世界，它也是地球上几乎一切能源的来源，我们地球上的大气以及水在阳光的照耀下形成风以及云彩，植物在阳光的照耀下得以生长。那么，阳光是怎么产生的呢？这件事被科学家弄清楚也不过80年的时间。原来，太阳里面的温度高到让氢原子核不断地转变成氦原子核，在转变的过程中，一些能量变成了光，这就是热核聚变过程。尽管有大量的能量被产生出来，但这种过程还是比较慢的，这样，我们的太阳的寿命据估计大约还有50亿年。等太阳中心的氢经过热核聚变都转变成了氦，一种叫氦闪的短暂爆炸过程就会发生，太阳的外层被爆炸向外推，形成了红巨星。这个红巨星十分巨大，外围将波及我们的地球。

因为太阳已经存在了大约50亿年，所以太阳的寿命一共有100亿年左右。太阳变成红巨星时，它的内核会变成一种叫白矮星的东西。

我们会问，那么其他恒星的寿命有多大呢？科学家经过计算发现，越大的恒星寿命就越短。当然，这里的“大”指的不是这颗恒星直径有多大，而是指恒星的质量。为什么越大的恒星寿命越短呢？答案其实很简单，越大的恒星内部的温度就越高，热核聚变的速度也就越高，这样的恒星会很快将氢烧完。如果一颗恒星的质量比太阳大很多，在它烧完燃料的最后阶段会爆炸，变成超新星。比如说，蟹状星云就是一颗超新星爆发后留下的遗迹。

前面说了，质量越大的恒星寿命就越短。质量最大的恒星的寿命只有几百万年，它们变成超新星爆发后，中心的物质还有很多，一般都变成了黑洞。质量中等的恒星，例如我们的太阳，寿命大约有100亿年或者稍微短些。还有的恒星质量不到太阳的一半，这些恒星的寿命都很长，最长的可以达到几千亿年，比宇宙目前的年纪要大多了。

不同恒星爆炸后的结局不同，小恒星的中心会变成白矮星，中等恒星的中心会变成中子星，大恒星的中心会变成黑洞。从现有的知识来看，黑洞的寿命最长了，这是为什么呢？

几十年前，科学家认为因为黑洞不发光，也没有任何其他能量会从黑洞里面跑出来，这样黑洞就会永远存在下去，也就是说，黑洞的寿命是无限长的。1973年，情况发生了改变，因为那位著名的物理学家霍金发现，黑洞本身并不黑。1973年9月，霍金访问莫斯科，和当时苏联几位杰出的物理学家讨论，他们告诉霍金，按照量子力学的不确定性原理，一个转动的黑洞应该辐射粒子。霍金觉得这个说法靠谱，但是他不喜欢他们的计算方法。很快，两个月过后，霍金在牛津大学的一次非正式讨论会上公布了他的结论，他发现不转动的黑洞也能辐射粒子。

这是怎么一回事呢？首先，我要给大家回顾一下量子力学的不确定性原理。根据量子力学，任何物体其实并不像我们以为的那样每时每刻都有确定的位置。一般来说，一个粒子会同时在很多地方。粒子的位置是不确定的，其实任何物理对象都有不确定性，甚至真空也有不确定性。物理学家将狭义相对论和不确定性原理结合，然后发现，真空中会不停地产生粒子和它们的反粒子，只是，这些正反粒子成对地出现又成对地消失，平时不可能被我们看到。现在，霍金将黑洞放了进来，他发现，在黑洞的边缘，正反粒子对当然也成对地出现和消失，但是，由于黑洞的强大引力，会有一定概率将一对粒子中的一个吸入黑洞，而另一个粒子逃离了黑洞，这样，从表面上看，黑洞就辐射出了一个粒子。

你会问了，黑洞的边缘不是连光都跑不出来吗，那么，这个粒子是怎么跑出来的？这就是量子力学奇妙的地方了。其实，早在20世纪20年代，伽莫夫就用量子力学成功地解释了原子核裂变。根据经典理论，一个原子核中的粒子是不可能跑出来的，但是，不确定性原理容许一个粒子有一定概率跑出来。同样，在黑洞的边缘，一个粒子也有一定的概率跑出来。真空中成对的粒子出现，其中一个粒子会跑出来，都是不确定性原理的结果。

这样，霍金完成了著名的黑洞辐射的发现。但是，宇宙中的黑洞往往很大，黑洞越大，辐射就越慢。经过计算，物理学家发现，任何一个宇宙中的黑洞通过黑洞辐射消失的时间都是不可思议地长，远远长于一个小恒星的寿命。

总结一下，宇宙中最长寿的是孤立的电子，电子消失只有一种可能，就是当它遇到一个正电子时。至于质子，很可能也是最长寿的。中子的寿命很短，其他基本粒子的寿命就更短。黑洞是最长寿的天体。

首先，绝对的真空是没有的。我们所知的普通粒子，总是略有存在，只是极少，大约每立方米几个。

其次，科学家目前认识真空可能有“新以太”。给你一个网页看看。

科学的以太观

--------------------------------------------------------------------------------

科学的以太观

对新一代的物理学家来说，以太可以说是一个久违的概念了．因为在二十世纪初的那场物理学革命中，伟大的物理学家爱因斯坦为了统一实体和场，不得已否定了以太观，从此没有以太的概念也进入了物理学界。以太是什么？它是否真的存在？自从1965年人类探测到宇宙背景的微波辅射以来，以太又成了人们新一轮的争论话题，特别是在近几年来，理论和观察证明，真空本身就是物质的一种运动状态，它充满着我们难以观察的混沌物质，而且这种物质弥漫于整个宇宙空间，无所不在。虽然人们尚不清楚这种物质的真实面目，但完全否定以太观无疑是错误的，新的以太观势在必行。

以太观是古希腊的先哲们用于描述世界本源的观念。不过，最早这里的以太被泰勒斯称之为水，被阿那克西米尼称之为气，被赫拉克利特称之为火，最后才被亚里士多德称之为以太。以太观是一种和中国传统文化中"气一元论"相类似的观念。它认为：自然界是连续的，统一的物质－－以太充满着整个宇宙空间，尽管自然界的物质是丰富多样的，但这些物质都是由连续性的以太组成的，它们的差异只是由于形态、秩序、位置上的不同造成的。

"气一元论"在古中国是占据绝对主导地位、而且贯穿于整个传统文化的始终。而以太观在古希腊文化中则只是一种有代表性的观点，与此对立的还有原子论。出现这种差异主要是因为古希腊的以太观与古中国的"气一元论"是有所不同的，这突出地表现在古中国的"气"是一种具有生命力的东西，用现代物理学的语言来说就是物质和能量的统一体。而古希腊的以太则是一种死寂的东西，它只相当于现代物理学中的关于物质的概念，尽管象赫拉克利特等这些先哲们也提出了类似于"气"的那些光辉的创见，但总的来说，以太并没有摆脱它机械的性质，这使它在描述物质的多样性方面出现了障碍，以致于它最后被淹没在西方科学发展的洪流之中。

在近代物理学的发展之中，以太观是由笛卡尔重新提出来而进入物理学的。之后莱布尼兹发展了这个学说。因为在他们看来，"宇宙中并不能有天然不可分的原子或物质部分存在"，"要是世界充满了坚硬的微粒，它们既不能屈缩让位又不能分割，就像人们所描述的原子那样，那么运动就是不可能的。"为此，笛卡尔还提出了"以太旋涡说"，不过，"笛卡尔以太"模型中的以太是静止不动的，而且与周围实体没有任何关系，它只起着传递实体间相互作用力的作用。而莱布尼茨觉察到了"笛卡尔以太"模型中的困境，为了使"以太"能够运动起来，莱布尼茨便从东方的"元气"学说中"移植"过来元气有聚散、屈伸等观念。他认为，以太"实际上并没有根本的坚硬性，相反地，流动性倒是根本的"。关于以太为什么可以"流动"，在莱布尼兹看来，是因为以太本身具有"活力"。即运动是来自物质的运动，亦即中国"气一元论"的"动非自外"的观点。

以太学说进入物理学之后，首先就被惠更斯用于光本性的描述，即光的波动学说。按照这种学说，光和水波、声波一样，是由连续的媒介来传递的一种机械波，这种媒介就是连续在宇宙空间的以太。不过，当时惠更斯只是认为光是一种与声波类似的纵向振动，而实践却证实光是一种横波，为此曾出现了一次关于光波动学说的危机，但很快菲涅耳就设想了一种新的以太模型解决了这个问题，从此，光的波动学说就占据了物理学上主导地位，之后，光的电磁波理论的成功更是让人们确信了光的波动学说的科学性，而以太这个波动学说的基础也相当然地被认定是客观存在的东西。

需要指出的是，尽管当时几乎所有物理学家都把以太的真实存在看作是肯定的事实，而且根据无数经验，特别是通过光学与电磁学的实验，对这种不可思议的物质的许多作用已经有所了解。如法拉弟的"磁力线"和"电紧张状态"的描述，麦克斯韦的涡旋电场假设和一环套一环的电磁互感等等。但以太究竟是什么，它和以太空间中的物质有什么关系，它又是如何传递作用力的等等问题并没有得到解决，以致于关于以太学说的危机一出现，便马上遭到了否定。

今天不少人把光速不变实验看作是对以太学说最有力的否定。其实不然，光速不变实验只是证明了地球与它的空间并没有绝对的移动，但这并不否认以太是在运动中存在的，而且斐兹杰惹和洛伦兹分别用收缩假说较为科学地解释了光速不变。更为重要的是，爱因斯坦也并不是要完全否定以太学说，它只是自以为提出了一个更为合理的学说即光的量子假说，这个假说可以将自然的连续性和间断性统一起来。因为他发现，在光这种独特的物理现象中，同时出现了截然不同的两种性质－－波动性和粒子性，显然，这些性质是在同一物体中表现出来的，因此必然存在一种统一的东西可以解决这两者之间的矛盾，所以，他在提出光的量子假说的同时就指出：光具有波粒二象性。波动性仍是对自然连续性的认可，而粒子性则是对自然间断性的说明，两者表面看起来是矛盾的，但在实质上却可以统一起来，为此他还多次说明，他的学说只是一种"权宜之计"，仍需要进一步发展。

应该说，绝大多数物理学家对爱因斯坦的误解是很深的，他们自认为爱因斯坦否定了以太观就是否定了宇宙空间中连续的物质，光的量子假说在实验上得到证明就是肯定了粒子是世界的唯一本质，剩下的只有虚空而已。事实上，正是这种误解，导致了物理学上那场著名的量子论战。不过，量子论战的结果是令人遗憾的，它不仅明显地与几千来的哲学思想相违背，而且将科学的标准也弄模糊了。在二十世纪以前，科学家们还一直相信"自然规律神圣不可侵犯"，而在二十世纪那场物理学革命以后，自然规律的内在的必然性被否定了，取而代之的是随机的几率。这样一来，一直在无形中制约人类的自然规律便在人们观念中消失了，人类一跃成为"上帝的翻版"。

至今还有不少人对那场物理学革命津津乐道，因为它曾给我们的生活带来了巨大的方便。但更多有哲学头脑的科学家却清醒地发现，自从那场物理学革命以后，人类思想也随之进入了一个前所未有的混乱时期，也正是这种混乱造成了人们对自然肆无忌惮的破坏，人类又面临着一个更大的困境。显然，造成这种困境的原因并不在科学本身，而是以人类为自然中心的时髦哲学造成的，正是这种哲学观念的支配让物理学家们走上了否定自然内在必然性的道路，同时物理学也跌进了神秘主义的陷阱。

科学的一个基本原则就是相信一个不依赖于意识而客观存在的物质世界，在这个世界里，自然规律决定了一切事物的发展变化。在经典的物理学中，许多物理学家认为这种规律只是少数粒子之间的相互作用，但事实上则不然。自然界的物质是统一的，这种统一就体现在丰富多样的物质都是由同一种东西组成的，不管我们给这种东西起一个什么样的名字，如"以太"、"气"等等，但它们的性质都是一样的，紧张、反抗、充满生命力是它们的共性。因此，自然规律根本不是什么物质性的东西，它只是一种内在于物质本性的"理"。显然，这种"理"不是我们任何精密的仪器所能观测得到的，它只能由理性的思辩才能够获得。

自然界的本质是简单的，这是有史以来几乎所有著名的哲学家和科学家共同的看法，因为他们都从内在的体验中和对外在世界不同事物的相互转化的观察中领悟出物质世界的统一性，也正是这种统一性触发了他们对终极自然规律的坚定信仰和无穷尽的追寻。不过，西方科学一直是沿着还原论的思路来探索终极的规律的，而且由于这种方法的成功，不少科学家开始迷信于这种科学的观察和实验，认为它完全可以帮助我们认清自然的终极设计，以致于几千年来的哲学成就被它抛在一边。今天的科学正是处在这样一个茫然的时刻，虽然局部的研究逐渐深入到更微观的层次，但我们对宇宙整体的全貌仍然一无所知。最明显的是就是在对宇宙空间的认识上，至今科学家们还相当然地否定连续在宇宙空间的统一物质，否定空间中物质本性上的充满生命力的运动，这样一来，不仅本不存在的生命问题成了最大的难题，而且连万有引力、电磁力等这些物理上研究最清楚的力学现象也仅仅停留在表象的认识之上。

以太做为真实的物质存在，目前已成为肯定的事实。不过直到今天，大多数物理学家还满足于栖息在爱因斯坦、玻尔等伟人们的浓荫之下，不愿或不敢走出巨人的影子，去重新开拓一片绿洲。之所以会出现这种情况，我想最主要的原因就是他们都受着时髦哲学的支配，否定或怀疑自然的客观实在性，按照他们的观点，只有一种真实的本质存在着，那就是他们宝贵的自身，或者更确切地说，他们唯恐有一种自然规则统治着他们，剥夺了他们天赋的自由。承认以太观是要付出一定代价的，特别是它将彻底打击那些自封为宇宙最重要部分的自大狂。很明显，如果这种彻底的一元论成立，那么人就和普通的万物一样，都是由同一种料子组成，由同一个规则所支配，这看起来似乎严重贬损了人的存在价值。不过对一个坚持一元论的科学家来说，这是必然的，人类也没有必要无中生有地创造出一些理论来满足人类的虚荣心，实实在在地生存是最重要的。

自然界是统一的，连续的以太就充溢于无限的宇宙空间，宇宙中的一切物体都是由以太组成的。这或许对大多数人来说是不可思议的，但如果我们吸纳了中国传统文化中"气一元论"的长处，就比较容易理解了。通常在大多数西方人的心目中，以太本身是死寂的、静止的宇宙填充物，而在东方人的心目中，"气"则是充满紧张与生命力的，而且本身是在永恒的运动中存在的。正是这种观念上的差别，造成了西方科学家习惯于把物质和能量机械地分开，这样无形中就在生命问题上陷入了困境。与此相比，东方人对"气"的理解无疑是更为科学性的，它既不是普通人所理解的物质，也不是普通人所理解的能量，而是物质和能量的统一体，统一的物质就是在能量的离散中运动的，"气聚则生，气散则亡"就是对这种充满生命力的物质形象的描述，简单地说就是，物质都是在紧张的相互压迫与反抗中存在的，局部的反抗使一些物质组织起来，形成有序的实体，同时，压迫也不断使有序的实体离散开来，重新回到它原来混混沌沌的状态，而这一切都是由能量在连续的统一物质中的转移所决定的。

以太是有生命的，按照现代话来说，以太就是充满能量的统一物质，它不仅充满着宇宙空间，而且是在不断的紧张运动中存在的。自然界有着丰富多样的物质形式，但总的来说可以分为两大类，即秩序存在的物质实体和在周期的有序与无序中存在的能量场。物质实体是可见的，而能量场则是难以观察的，不过，我们通过仪器还是能够观察到它短暂的有序形式，电磁波的粒子性就是我们只观察到了它短暂的有序形式所产生的结果。物质实体和能量场的区别不是定性的，能量场中包含着物质实体，物质实体的周期生灭也就是广义的能量场。物质实体和能量同时又是不可分的，每一个事物不仅通过外部的能量场和外在世界普遍联系起来，而且在它的内部也是通过一种能量场的形式普遍联系起来的。今天这些能量场形式已经不断地被揭示出来了。

明白了以太的本质，我们对宇宙空间就有了一个更为本质的认识。空间并不是空无一物的，相反它充满着连续的以太，这些以太都是紧张地相互压迫中存在的，不断有一些以太在反抗周围以太的压迫中组织起来，成为一些有秩序的实体，同时又有一些实体在周围以太的压迫下沦于混沌。正是以太这种周期性的组织与离散，使空间中出现了一种动量势上的平衡，光速不变正是由于这种对称造成的。不过需要指出的是，这种对称并不代表物质在分布上的对称，也不代表物质的运动没有方向，因为每一个实体本身都是不对称的，这集中表现在实体中心的密度一般都是比较大的，而随着远离实体的中心，物质的密度是不断变小的，显然，这样的空间不会是在静止中存在的，它一定存在着不对称运动，也正是这种运动使空间出现了一种动态的平衡，即动量势上的平衡。

©版权所有 2001-2002 知识大全网站

Copyright (C) 2001-2002 zhisdqcom All rights reserved

宇宙万物，莫不从无中来，到无中去。若不能悟透有无相生，则必须将“上帝”请出来开天辟地，才能解释，我们为何能存在。

《道德经》有云：“天下万物生于有，有生于无。”

《庄子》有云：“万物出乎无有。有不能以有为有，必出乎无有。而无有一无有；圣人藏乎是。”

《有无相生》

一

人们莫不认为，一切都有开端。所以，古今无数智者哲人，冥思苦索，都想弄明白：宇宙究竟是怎样诞生的？

若不能悟透“有无相生”，则无法看清一切存在的最初面貌。如此，唯有请“上帝”出来开天辟地，才能解释：为什么我们能够存在？

但是，“上帝”可以出场，却不能圆场：这伟大的宇宙的缔造者，又是怎样诞生的？诞生其的道体（指一切存在的统称，亦可特指某一具体的存在），又从何而来？

——这思路，恰似环形跑道；无论是谁，都找不到路的尽头。若执迷不悟，便终无出路。

二

文不在多，以精为贵。

反者道之动，弱者道之用——只此一句，便是《道德经》的核心所在，也是人类智慧最为高贵的结晶。

任何事物，有始必有终，无终必无始。天道（指宇宙的衍化）循环往复：如此，没有终结；当然，也不会有开端。

可借时间加以说明：对人类而言，日复一日，年复一年；每日每年，都有始有终；但日日年年，无始无终。并且，上一日（年）的终点，便是下一日（年）的起点。

古人有副对联，可谓言简意深：年年年头接年尾；月月月圆逢月缺。

至阴即至阳，至无即至有——可以说，这是天地间最为深奥的道理；即便是我，也只知其然，而不知其所以然。

三

宇宙生了又亡，亡了又生。其生亡无始无终——但是，它每一轮的生亡，都有始有终。

所以，宇宙第一次衍生（指特定道体刚经其它道体释放，或由其它道体构成，从“不存在”衍化为“存在”，可简称为生）时的情况，我们不必冥思；它最后一次消亡（指特定道体的构成发生质变，由“存在”衍化为“不存在”，成为其它道体，可简称为亡）时的景象，也无须苦想——这所谓的“第一次”或“最后一次”，并不存在。

我们能够考虑的，便是宇宙每一轮由生而亡的衍化（指特定道体由生而亡的变化）。

四

《道德经》有云：“天下万物生于有，有生于无。”

《庄子》有云：“万物出乎无有。有不能以有为有，必出乎无有。而无有一无有；圣人藏乎是。”

本来无一物，何处惹尘埃？道体最初的面貌，即为一无所有的状态——当然，一无所有，便是无所不有。

古人所说的“混沌”，即是阴阳一体、有无不分的状态。其至阴亦至阳，至无亦至有——这正是道体每一轮衍化的起点；当然，也是终点。

借助数学，可以更好地理解天道学（指人类对于天道的领悟与认识）。无穷大（∞）与无穷小（0），两者在数轴上，对应着同一位置。

五

我们所说的“有”“无”，其内涵，便是道能（指能量和道律的合体，亦可特指某一具体的、能量和道律的合体；可将其仅视为能量来理解）或能量。

阳极，是蕴含无穷多道能的道体；阴极，是没有蕴含任何道能的道体。阳极与阴极的合体（指由阴阳两道体融合形成的道体），是为太极。

《道德经》有云：“有物混成，先天地生。”阴阳两极混融（指两道体绝对混合均匀，融为一体，不分彼此）而成的道体，是为无极（亦即混沌）。此时，阴阳两极尚未分离，既可说其存在，亦可说其不存在。而后，阴阳两极相互分离，无极衍化为太极。

六

《道德经》有云：“道可道，非恒道；名可名，非恒名。”任何道体，皆非永恒；生长衰亡，唯变不变。所以，严谨说来：当下之我，非昔时之我；明朝之物，非今夕之物。

古希腊哲学家赫拉克利特说过：“人不能两次踏进同一条河流。”——这的确是至理名言；但是，若我们始终以如此理念，来审视世界，则不能认识任何事物。

所以，要想论述我与物，必须舍其小而就其大，执其不变而论其变。

七

太极一如无极，亦即生即亡。阳极在衍生的同时，便发生均解（指特定道能消亡，并均匀地分解为若干全同道能（指完全相同的道能））；而均解的发生，将伴随道能的消减（指特定道体所蕴含的能量或（和）道律的强度降低），使得极少量源于阳极的道能，归终（指来源于阳极的道能，消亡归于阴极（阴沌））于阴极。

所有来源于阳极，且未归终于阴极（阴沌）的道能的统称，是为宇宙。接纳来自阳极的道能后的阴极，是为阴沌。

显然，宇宙，是阳极消亡后的遗物；阴沌，是阴极消亡后的遗物。宇宙和阴沌，一如阳极与阴极，对立而统一，均同生同亡；两者的合体，是为沌宙。

宇宙衍生后，所蕴含的道能将逐渐消减，最终尽数归于阴沌。

当所蕴含的道能全部归终时，宇宙便衍化为阴极；同时，来源于阳极的全部道能，皆被阴沌接纳，后者便衍化为阳极——此即阴阳互化，有无相生。

八

完成相互转化的同时，阴阳两极混融，归根（指某一道体消亡，并转化为另一道体，且后者可衍生前者）于无极，进而开启新一轮的衍化。

道体的每一轮始于无极、复终于无极的衍化，是为道轮。显然，道轮无穷无尽；而每一轮的道轮，都有始有终。并且，不同的道轮，都上演着相同的衍化——仿佛循环放映着同一部**。

《道德经》有云：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”其“一”，即无极；“二”，即太极；“三”，即宇宙。

无极衍生太极，太极衍生沌宙，沌宙归根太极，太极归根无极：如此循环往复，永无穷尽。