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AEON | 爱伦坡的宇宙学

“环顾承载着我们的那道乌黑的茫茫的水壁……怀着一种诡异的兴趣,我开始观察那许许多多随我们一起漂浮的物体。我一定是神经错乱了——因为我居然津津有味地去推测它们坠入那水沫高溅的涡底时的相对速度。”

——埃德加·爱伦·坡

《莫斯肯漩涡沉浮记》


自然的力量深深吸引着美国作家埃德加·爱伦·坡,并促成了他的几部最令人难忘的作品。他尤其痴迷自然世界骇人的摧毁能力。例如,在短篇小说《莫斯肯漩涡沉浮记》中,船只被凶猛的漩涡卷入咸冷的海水中,撕裂成碎片,海上航行成为了一场纯粹的灾难。爱伦·坡详尽地描述着这场毁灭的每一个阶段,仿佛他是一名记者,正在报道一起海难。他对于科学的兴趣,赋予他的故事一种可信度,使得它们更为惊悚。

虽然爱伦·坡的一生须臾(1809-1849年),他将他的写作风格运用到了几乎所有创作题材中:从超自然的恐怖故事到侦探小说。尽管如此,在他大量的作品中,还是有一篇与众不同。在最后的著作,《散文诗:尤里卡(Eureka, 古希腊词语,意为“我找到了”)》(1848年)中,他对自然表现出超乎常人的迷恋,并精妙地创造出一种宇宙的年代记(chronicle)。这独一无二的主旨要求他对写作方式进行颠覆。于是,爱伦·坡没有如许多他的著名的短篇小说一般力图打破常规,相反,为了解释一切的开始,他想象出一套系统的秩序规则——是起源,而不是毁灭。此外,他将这一解释视作事实,而非虚构。“我个人的见解……如下”他写道,“在最初的事物的统一中,蕴含着之后所有事物的成因,同时也暗含着它们无法避免的消亡。

初读《尤里卡》的读者常常会感到惊讶,因为它与宇宙大爆炸理论模型十分相似。这一模型是由比利时的物理学家及传教士,乔治·勒迈特于1920年提出的,之后由俄罗斯籍宇宙学家乔治·加莫以及其他科学家完善发展。依照大爆炸理论,宇宙是从一种稠密的单一的“原始原子”(勒迈特的术语)开始的,它不断延展,也在不断地变化。断章取义地来看,尤里卡的叙述与之十分类似,爱伦·坡似乎很有先见之明,可以说是现代宇宙学的预见者了。尽管他并没有接触到之后“大爆炸”所依据的理论解释和实验结果,人们也难免会依照时间先后顺序,将《尤里卡》中的空泛猜想与之后更为具体的科学理论联系在一起。

爱伦·坡定义了一个充满生机的宇宙,不断地跳动、变化着,如火山爆发和地震和大漩涡(maelstrom)一般剧烈。在坡生动的描写中,宇宙本身不再仅仅是自然这部庞大戏剧中的背景,而是成为了其中鲜活的一部分。它更像是另一部小说《红死病魔的面具》(1842年)中的七间屋子,或者《沉浮记》中狂暴的海洋。在其富有生命力的写作中,坡反映出了超验主义作品中的自然流变的主张,这在当时是十分普遍的。例如拉尔夫·沃尔多·艾默生(Ralph Waldo Emerson)在他的演讲《自然法》(The Method of Nature)(1841年)中提出:“如果有什么事情静止不变,那么它最终将被它所抵抗的洪流粉碎和消散。”类似的,沃尔特·惠特曼在诗歌《致空旷之路》(1856年)中提到“狂野的海洋……那里海风呼啸,波涛汹涌”。

当代科学认为,宇宙无时无刻都处在无尽的运动之中。不过在19世纪中期,这一观点是荒谬至极的。那个时候,艾萨克·牛顿的运动法则已经确立。表面上,这似乎在暗示,宇宙的无限绵延是由决定论式的的规则所驱使的。将这些法则运用于过去的时日,则表明宇宙的规律性运行无论何时都始终如一,也就无需创世纪(Genesis)的存在了。不过,忽视了《圣经》的神圣创世教义,这对牛顿而言是十分冒险的。

现代宇宙学并没有一个明显的起点,牛顿觉得十分有必要改变这一局面。在给英国神学家托马斯·柏内特的信中,牛顿对早期宇宙的形成进行了一番设想:

人们可能会认为:所有与太阳相似的行星们都是一起诞生的……它们,包括太阳在内,都起源于同一片混沌。这混沌则按照上帝的意志,分隔成许多小块,每一个行星各占了一块。而于此同时,构成太阳的物质也从混沌之中脱离出来,并立马发出耀眼的光芒,之后才形成了我们今天所看到的太阳这一有着高密度高辨识度的星体。

依据圣经的时间线,地球及宇宙只存在了成千上万年;而牛顿几乎没有没什么理由能去质疑这一点。在他所处的时代,人们才刚刚开始调查遥远的化石,地质学上的追本溯源和天文学上的观测也还尚未揭示(宇宙)已然真真正正存在了数十亿年。1654年,爱尔兰大主教詹姆斯·乌舍尔发表了一篇臭名昭著的公文,称宇宙始于公元前4004年的1022日。这象征着人们着对早期世界的普遍误解。

尽管爱伦·坡十分清楚牛顿的成就——他在文章《未来之事》(1849年)中已有提及——真正激起他创作灵感的,是德国自然学家亚历山大·冯·洪堡的研究成果。《尤里卡》的开头就是对洪堡的致敬,随后则是赞扬他描述宇宙的伟大尝试:

最接近“探究宇宙”的方法,是在洪堡的“Cosmos”中提出的。他研究的主体,不是宇宙的特性,而是其共性。他在最后结论中得出的主题,是物理宇宙各个部分的规律,因为这一规律是与宇宙其它部分的规律紧密相连的。

洪堡于1769年生于柏林。他从小就对植物学、地质学以及自然世界的其他方面十分感兴趣。他决心要乘船到南美,从安第斯的火山之巅到奥利诺科河流盆地的茂密雨林开始,对地球动力学进行系统的学习。他的研究将不断变化的地貌特征与地球上庞大多样的生命联系在了一起。越来越多的证据表明,不同的地层代表着截然不同的地质时代。再加上洪堡的考察研究,就揭示了世界是一直处于变化之中的,并且它的存在比人类的记录和圣经的估测要久远的多。换句话说,这也反映了乌舍尔时间线的谬误(及乌舍尔时代的陨落)。

在洪堡广为人知的论文《Kosmos》(在1840-1860年间出版为丛书)中,他以一种便于理解的方式并引导读者去了解自然世界:小到一刹那,大到所有天文事物;同时也展示了自然世界是如何随时间推移而发展。这一文集使得科学界前所未有地团结起来,并且直接启发了《尤里卡》的创作。

爱伦·坡认为,如果地球经历了不同的发展阶段,在亿万年间发生了巨大的变化,那么宇宙也应该如此。正如洪堡站在群山之巅观察地形的变动一般,在《尤里卡》中,坡想象着自己正观测着宇宙的其它部分,思考其发展和变化。他并不能来一场真的太空航行,只能在脑海中想象着宇宙之旅。坡大胆地认为,他这直观的方法与牛顿和德国天文学家约翰尼斯·开普勒的方法相差无几。

在诗中,坡多次提到牛顿和开普勒。尽管认可了开普勒的行星运动法则以及椭圆轨道理论,但他误解了开普勒定律的本质。“开普勒猜测出这些虚无的法则”,他写道,“也就是说,他是凭空拍脑袋把它们想出来的。”开普勒仔细地研究了丹麦天文学家第谷·布拉赫收集的数据,显然坡对此并不知情。相反,他似乎将开普勒早年关于行星的数据猜想与他后期更为系统严谨的工作混为了一谈。而后者,其实基于实证,而非臆测。

至于牛顿,坡称赞他是一名十分聪明的科学家,能够依据开普勒定律总结出万有引力定律,将空间中所有物体通过彼此间存在的相互吸引力联系在了一起。然而他坚称牛顿并没有遵循他最初的大胆想法。坡认为,牛顿定义的引力,最终必然会把所有物体都拉到一起,就好像漩涡将残骸卷入其中心一样(正如坡最喜爱的画面)。这个场景表明,宇宙是处于动态之中的,而非亘古不变,循规蹈矩的。他写道:“尽管牛顿大胆地把握住了法则本身,他伟大的思想,却于这些法则中消散了”。

在爱伦·坡的想象中,牛顿式重力的合力创造了一种并不稳定的“原子”,因而他有了这样的假设:浩瀚的苍穹在必然在过去的某一特定时刻以胚胎的形式出现,然后随时间演进成为今天的模样。考虑到“无穷”这一概念难以理解,爱伦·坡直截了当地让读者接受:宇宙是没有边界的,其中的行星也不胜枚举。然而,所有事物都有其起源;无论宇宙有多大,它一定有着一个从某一刻伊始的源头。爱伦·坡称宇宙的起源是“粒子”,并详尽地对其加以描述:

原始粒子的绝对同一假设包括了其无限可分性。那么,让我们来设想,这个粒子能在太空中扩散而不会完全消逝。那么以这一粒子作为中心,辐射到所有的方向——在以前的空茫宇宙中,一个非常远但仍可以测度的距离上——都有着非常多但同样可以穷尽数量的微小原子。

爱伦·坡提出扩张的逻辑在于,宇宙一定是在某处被创造出来的。既然现在它对于我们大得惊人,那它必然已经扩张了许多。不过在他的想象中,这种变化只可能发生在宇宙内,而不是宇宙本身在变大。将坡的想法与勒迈特的宇宙扩张理论相对比(虽然宇宙大爆炸理论主要归功于加莫,或者也有人误传为埃德温·哈勃;但勒迈特最早在1927年的数篇文章中提及了这样的想法)。在勒迈特的想象中,有一种密度极高的“原始微粒”,包括有全部的物质,随着时间演进形成了今天的宇宙。虽然原始微粒的理论与爱伦·坡的粒子论十分相似,但在勒迈特的理论中,这种物质扩张的原动力是宇宙本身。

 

勒迈特的思维方式也截然不同。他从爱因斯坦广义相对论方程的数学解答(当然爱伦·坡并不知道)出发得到宇宙扩张的结论。宇宙标度因子【注:宇宙标度因子(scale factor,是表现宇宙相对膨胀的时间函数)】——有点像是测量尺寸的“卷尺”——随着时间的演进而变化。最初,爱因斯坦是反对勒迈特的想法的,但在哈勃1929年发现星系退行的速率与星系距离的比值常数(哈勃常数)后,他及其他科学家意识到了其重要性。哈勃的成果以亨丽爱塔·勒维特、维斯托·斯里弗及其他宇航员的发现为基础,很好地吻合了勒迈特对扩张中宇宙的猜想:我们与远方星系之间的距离会越来越远。

这让我们注意到了《尤里卡》与现代天文学的另一大重要区别:其他星系的存在。受限于他所处时代的天文知识,爱伦·坡眼中,银河系是宇宙的绝对核心,在膨胀且盘旋的银河周围有着望不尽的星海和缭绕的星云。直到1920年代宇航员们才知道,那些星云其实是一个个独立存在的星系,例如格外明亮的仙女座星云。

一旦我们意识到爱伦·坡所谓的银河系其实是整个宇宙,那么物质从宇宙中心发散出来的这一观点就更为言之有理了。毕竟,银河显然有着它自己的中心。这么看来,爱伦·坡对于宇宙的直觉比时人眼中的宇宙图景来得更为准确。

马赛诸塞大学的天文学家爱德华·哈里森认为,《尤里卡》的一个成功之处在于:坡聪明地处理了奥伯斯佯谬(Olberss paradox)。在19世纪20年代,德国天文学家海因里希·威尔海姆·奥伯斯问了一个听起来易如反掌的问题:'为什么夜里的天空是暗的?”他说在这样一片星海般的天空,只要你沿着空中任意画的一条线都能找到一颗星星。假设星星亘古不变地在空中闪耀,其射线如今一定到达了地球。因此,有那么一部分的天空应该是亮着的,而非一片黑暗。这样的逻辑推演到发散至宇宙深处的每一根线,那么每一个角落都是亮的,那整片夜空应该明亮如白昼。那为何夜空的大部分都是黑暗,只有星星点点的例外呢?

在《尤里卡》中,爱伦·坡简明地解释了奥伯斯佯谬:“既然星星的更迭不会穷尽,那么天空的底色应呈现出均匀的亮色,就像银河系看起来那样——毕竟夜空中一定存在着星星。”坡解答的一部分在于,光速一定是有限的。对于地球而言,光速已经是个著名的定论,这个假设并不是凭空捏造。爱伦·坡通过逻辑推演预见到了宇宙中银河系外其他部分的存在,早在苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将电和磁融合为电磁理论前几十年就预测到了光速在不同媒介的同一性。

爱伦·坡巧妙应对奥伯斯佯谬的另一个理论基础在于,宇宙囊括了宇宙空间中的偏远区域。由于有限的时间和巨大的隔阂,星光要经过无数年才能到达地球。我们见到的星球不是他们此时此刻的样子,可能甚至是无数年之前,就像翻阅着银河系年轻时尘封的相册。爱伦·坡对于奥伯斯佯谬最后也是最重要的解答,是遥远的过去一定有那么一段群星都未曾闪耀的时间,换言之,宇宙的年龄一定是有限的。这个观点自然地脱胎于《尤里卡》中宇宙诞生与发展的序时性。

当洪堡论及宇宙的要素之发源与发展时,他不认为宇宙是作为一个整体诞生的。对于宇宙的其他解释中,以牛顿为例,他采纳了圣经启示录的元素,将物理宇宙的有限性诉诸宗教。唯独爱伦坡在《尤里卡》中尝试用动态的理论阐释宇宙年龄的有限性,正如人们追溯并描绘地球的发展与地理特征时做的那样。

将光速的有限性、空间的巨大隔阂和群星年龄的有限性三个理念放在一起,就使得《尤里卡》优雅地解答了奥伯斯佯谬。天空中黑暗的部分意味着那里相对年轻,没有形成行星;抑或是,形成了行星却无奈宇宙之广阔,星光仍未到达。简而言之,时辰未到。

大约《尤里卡》出版后一个世纪,发生了一场在有限扩张宇宙的支持者(包括伽莫夫)和稳态宇宙论者之间的对决。后者由英国天文学家霍伊尔领导,他曾不屑地抨击宇宙大爆炸理论——“大爆炸”这个名字简直烂爆了。稳态论者们主张的是一个永恒的宇宙,其中的物质缓慢而又不断产生,以填补星系中的缝隙。他们普遍认为,宇宙一直以来看起来基本相同。他们的理论试图将一些更广为接受的理念,如宇宙各处基本是同质的。不像银河那样,宇宙本身是没有中心的。将空间的同质性推广至时间的统一性,稳态论者眼中的宇宙在本质上是亘古不变的。

我们关于稳态论的问题是,如果宇宙一直存在至今,那么问题则又回到了奥伯斯佯谬中明亮的夜晚。毫无疑问,如果爱伦·坡再活100年,他一定会成为宇宙大爆炸理论的拥趸者。

19641965年用喇叭形天线做的一组射电测试中,射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊发现了大爆炸残留辐射的嘶嘶声。相比其他人,他们的成果真正让科学界中大多数人接纳了大爆炸理论中有限的宇宙。只有极少数叛逆的天文学家仍未被说服,试图通过修正稳态模型来吻合新的数据。此后,宇宙背景探测器(COBE),异性探测器(WMAP),和普朗克探测器不断更精确地标注宇宙辐射的细节,来洞察宇宙是如何诞生并成长的。

从爱因斯坦1915年发现广义相对论开始,宇宙学已经几经变迁,许多新的解答和观察到的细节对其加以支持。没有人能说《尤里卡》直接地影响了这些科学发展。当时这首诗出版后没有受到广泛的阅读,几十年之内一度被遗忘。但是,《尤里卡》折射了那个时代对于世界和宇宙之生发的思考;不过,它也显然远远超脱于坡那个时代的科学与艺术。

《尤里卡》中超验主义哲学,后牛顿主义的观点和自然本能的融合是绝无仅有的。只有坡才有智慧和能力去思忖洪堡等人提出的宇宙观。在那个意义上,他是真正的预言者。尤其是他对奥伯斯佯谬的解答,着实有洞见且远超前于时代。他凭一己之力言简意赅地阐释了夜空缘何漆黑如鸦。单凭这点,他就足以获得天文学界的入场券了。


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