第2章 空间和时间的革命
众所周知,我们所居住的地球是一个充满蓝色和绿色的美丽星球。但是,在从太空中得到第一张地球图片之前很久,古希腊人就已经令人吃惊地意识到,地球表面其实是弯曲的(他们甚至测量出了地球的周长)1——我们居住在一个巨大的球面上。而接下来对天体的详细观察,为我们的世界观带来了一个更为剧烈的修正。对夜空中其他可见行星的观测,一直以来都是天文学研究的主要内容。但随着观测的深入,我们发现地球只是这些行星中的普通一员。地球和它的姊妹行星一起,在各自的轨道上绕太阳旋转,因此它并不具备宇宙中心的任何特权。随着对银河系的进一步观测,不断有新恒星(巨大天球上的固定光点)出现在我们的视野中,而宇宙边界也在不断地向外扩张。这张描绘所有星体位置的三维银河系地图,早已远远超过了人们原先想象力的极限。
在20世纪初,这个充满恒星的宇宙模型囊括了所有我们已知的事物。我们那时还不知道,银河系其实只是可测宇宙中数千万星系中的一员。更为重要的是,我们还没有将时间包括在对宇宙的描述中。
1915年,爱因斯坦开创了广义相对论,并由此完成了他对宇宙的描述。在他的理论中,时间和空间并不是宇宙中单纯的背景和舞台;相反,它们在宇宙的每个动作中都是主要的参与者。他提出用新的方程来描述空间的几何特征以及光和质量在运行过程中可能发生的偏转。这些方程改变了时间和空间的角色——宇宙有可能是随时间演化的。这个由爱因斯坦新理论给出的难以置信的预言,甚至连他本人都无法接受。
在上帝对宇宙的策划中,时间永远是一个关键的角色。曾几何时,我们一直认为时间的作用是周期性的,它可以描述四季的更替或预言行星的绕行位置。但是,作为新理论的基石,爱因斯坦给出的方程却明白无误地为我们展示了一个不断演化的宇宙。从我们所知所见所感的宇宙出发,时空会发生连续的膨胀或收缩。宇宙有过去,也会有将来,而这二者都将显著区别于它现在的状态。
