全息隐能量场与新宇宙观-第21章
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，该长度促进形成一个标志“稳态”的相对稳定的包。如果例外的爆炸足够热和足够密，它就近似大爆炸，从而产生背景辐射的热化条件和光粒子所需的物理条件。因此上说，准稳态宇宙学可以看作是把大爆炸作为特例包含在内的一种宇宙学。
1。3 多周期宇宙论梗概
宇宙进化的正统图景不仅是阴暗的，而且很可能是错的。正由于此，物理学家们正在积极寻找宇宙正统图景的替代物。正统图景的主要问题在于，大爆炸要求在宇宙起源时有一个奇点。所谓奇点就是物理学定律在其中失效的一个时空区域，爱因斯坦的引力理论不承认这些条件棗当时间为零和宇宙的规模无限小时，引力定律便不再成立。但是，大爆炸却要求这种例外的条件，而且如果宇宙变成封闭的，那么最终的爆聚（即“大破灭”）同样也会需要这种例外条件。
另一个问题是观察到的宇宙的大规模结构。在大爆炸的模式中，膨胀期被认为与宇宙空间中的物质分布有关，但是，不仅宇宙初期膨胀需要精细调谐这一点十分令人惊奇，而且这种过程本身也许不能说明新近发现的宇宙的大规模结构。最新的数据是通过“红外天文卫星”对宇宙进行精确的、全方位扫描探测得到的，这种探测表明，一连串星系在天空中延伸了大约5亿光年，即存在所谓的“万里长城”。①按照某些估计，这个数字是星系最大范围的5倍棗如果这些星系是在150或200亿年前宇宙初期膨胀时由密度涨落所产生的话。
直到最近，由于发射或反射光的普通物质不足以说明形成观察到的星系所需要的引力，所以暗物质模式被用来说明已观察到的星系的形成。（假定宇宙中全部质量的 90％～99％是由暗物质构成的，而这种暗物质是由辐射少量能量但具有与其质量相联系的引力效应的慢移动粒子所构成。这种慢移动粒子会“团聚”成星系，而不能被光学望远镜观察到。）这个发现的一个后果是对暗物质模式产生怀疑，并试图寻找替代物。另一个也许更为重要的后果是对大爆炸理论本身产生疑问。
如果诸如“万里长城”之类的巨大结构不是在大爆炸后的膨胀中形成的，那么它们又是在何时以何种方式形成的呢？一个可能的答案是，它们也许是在更早的时候由另一些“大爆炸”形成的（顺便指出，“大爆炸”并非是产生宇宙的唯一事件，它应当被降级称之为“爆炸”）。实际上，根据最近的发现，认为有不止一次“爆炸”的宇宙论已被提出，这对正统的宇宙图景提出了严峻的挑战。
新的宇宙论认为，宇宙从来不是从一个奇点状态开始的，也永远不会达到这种状态，“量子宇宙”的初始状态具有一个微小但非零的半径。利用附加的和在某种程度上是推测的假设就有可能证明，甚至一个封闭的宇宙也不一定是一次大爆炸的产物棗大爆炸无须在“大破灭”中有一个最终结果，它只是达到另一次“爆炸”能从中释放出来的某个密实状态。这样的一个宇宙会从一种爆炸的非稳定状态开始，经过一个完整的膨胀循环后，又回到一种爆聚的非稳定状态，接着再到下一种非稳定状态。在每一个循环中，物质会从真空中合成，而实粒子则会通过进化和退化阶段逐步发展而达到最大量子密实状态。宇宙可以是封闭的，但它的封闭只能适用于单个的循环或脉动，被看作不断进行的多重循环的实在的宇宙既无起点又无终点。
另一种新的理论认为，正是开放的宇宙才具有一系列连续的脉动。普里高津、杰黑尼奥（Geheniau）、冈茨（Gunzig）、那多恩（Nardone） 等人把“量子真空”和“物质”之间的相互作用看作宇宙的基本因素，并用数学证明，通过这种相互作用可以出现一系列可能是无限的宇宙循环。①
开放宇宙多周期宇宙论给亚量子场（从理论上讲，它主要被看作是“量子真空”）指定了一个积极的角色，这就是把亚量子场作为一种虚粒子从中不断涌现的介质。当这些虚粒子获得与其质量相对应的一定量的能量时，它们便转变为稳定的“实”粒子并“使真空极化”，即产生可观察到的宇宙。
普里高津、杰黑尼奥、冈茨和那多恩等人的宇宙论认为，万有引力给虚粒子转变为实粒子提供了所需要的能量。引力作用在这儿起着一种毋庸置疑的作用，它不但引导和驱动物质进化，而且实际上导致进化物质的产生。
这种理论假定，有一种引力方式与携带负能量的宇宙大规模时空弯曲相联系。（负能量被定义为使一个物体脱离引力方向所需要的能量。）时空的大规模几何结构产生一个负能量的贮存器，宇宙的正引力物质从中提取正能量。在不稳定的亚量子场中，这种提取的能量被转化为虚粒子，并使虚粒子转化为实粒子。
这种假说认为，在整个时空范围内，在宇宙的大规模结构和亚量子场之间存在着一种经常和平衡的相互作用。在每一个循环周期中，新的物质从场中产生，因为在先前的周期中合成的物质产生了能量，进入物质合成过程中的正能量经常精确地补偿由存在的物质引起的时空弯曲所产生的负能量。因此，场的总能量总保持在其最低的初始值。
我们获得了一个产生粒子的永久性工厂，产生的粒子越多，产生并被转化为正能量以合成更多粒子的负能量也越多。
在存在引力相互作用时，场似乎是不稳定的棗临界数量的实粒子使其不稳定。这种不稳定性引起真空过渡到标志着宇宙循环的膨胀状态。宇宙不是在虚无中产生的，也不是从某个神秘莫测的预先存在的真空中产生的，它是在无定限持续开放的宇宙中先前多次循环的母基内的又一次循环。
其结果是，在霍金所描述的那个著名过程中，从不稳定的“真空”过渡到膨胀和从膨胀过渡到有序的扩张，都由微黑洞（50倍于普朗克质量）的产生和逸散所支配。微黑洞的逸散时间被证明正好是10…37s棗即膨胀理论所要求的所谓普朗克时间。
因此，宇宙循环的起源包括由两次相变所分开的三个阶段。第一个阶段是，由来自时空弯曲的负能量反馈所产生的“闵可夫斯基真空”（亚量子场的一个非稳定状态），不稳定性产生向所谓“德西特宇宙”的膨胀的相变。在膨胀状态期间，产生于第一次相变的微黑洞逸散，产生超冷效应，这种效应作为第二次相变，驱使德西特宇宙变为空间均匀的、各向同性的和仅仅是几何膨胀的。由此看到，这种宇宙论用脉动开放宇宙的多次“爆炸”取代了宇宙正统图景的“大爆炸”观念。它表明，并非只有一个宇宙，而是可能有无数的宇宙已经存在，每一个宇宙都在原有的宇宙背景中产生，又引起后来的宇宙的产生。这种宇宙论是自相一致的，它所描述的相变只直接取决于三个常数的值：光速C、普朗克量子常数h和
万有引力常数G。同时，如果150亿或200亿年不足以产生对宇宙进行的航天卫星探测中新近发现的大规模结构，那么，现在对此也会在某种程度上有一种经验证实。因为在“我们的爆炸”所产生的星系之外，会有一些产生于导致先前的循环的那个“爆炸”的更古老的星系。
按照习惯，我们可以用一个熟悉的比喻来更好地理解这种概念。这一次，用一个表面平静的水塘，观察一个气泡浮上水面的过程作为比喻。这个气泡产生一个局部的扰动，一组同心波向外传播，当波阵面外移时，水面便恢复平静。但是逐渐远去的波对整个水泡产生一种压力，结果就会有另一个气泡产生另一个扰动和另一组同心波。同样，随着这些波的外移，它们也产生自身的反馈压力，从而导致第三个气泡产生棗这种过程周期性地循环往复，以至于无穷棗犹如一个微漪之塘。
1。4 一种新的宇宙学框架
现在来看一下，关于宇宙的未来以及物质和生命的最终命运，正统的和多周期的图景能告诉我们一些什么。
在正统图景中，宇宙有一个明确的开始，并正在走向一个终结，物质最初产生于并最终毁灭于亚量子场。在此期间，宇宙向增加有序程度的方向发展，直到这种过程颠倒过来，即已获得的秩序瓦解。如果亚量子场是一种被动的介质，那么进化就会受机遇的支配，并极有可能缺乏自我一致性。如果这种场是相互作用的，那么物质的进化就会偏向于观察到的秩序和同一性水平，但是，这种相互作用的场不能使物质的有序构型免于最终的崩溃和瓦解。
多周期宇宙论这种替代图景提出了宇宙的另一种命运，初看起来，这种命运与正统宇宙论所描述的命运并无根本的不同。在这些替代图景中，宇宙在时间上是无限的，而且在开放宇宙模型中，它在空间上也是无限的。但是，在不同周期中被合成的物质不论在空间上还是时间上都仍然是有界限的。当某些粒子组合成原子和分子，当某些原子和分子组合成晶体、细胞、有机体和生态系统时，所有的粒子，不论是构型的还是非构型的，最终都将在开放宇宙的黑洞逸散中瓦解并消亡；而在封闭宇宙中，则部分地消失在黑洞之中，部分地消失在量子密实态的大破灭之中。
如果始基场是一种被动的介质，那么物质的进化就会是相同地或随机变异地一次次重复循环的过程。但如果这个场是相互作用的全息场，那么情况就不是如此，它的高度调谐的结构就不一定在每次循环周期的结尾被抹去。这个结论是从亚量子全息场动力学假说中得出的。在宇宙中，保留物质痕迹的波形图像瞬时地传播而遍及时空，因此这些波形图像目前仍在开放宇宙的范围之内，而在这个开放宇宙中，临界不稳定状态使亚量子场爆炸。在这个范围内，不会有更进一步的孤波似的变形（量子正在退移的星系中向外传播），但是原先由变形所产生的波干涉图像仍将存在。由场合成的量子与这些波形图像相遇，而这种相遇作用于量子的状态并影响其进化的轨线。
如果宇宙由一次周期构成，那么在这个周期的终结处，场中的信息就会继续存在，但只是消极地继续存在，很像计算机中贮存的档案丢失了提取密码。这样一种有结构的微能量的冻结场也许符合某个永恒的神灵世界的神秘直觉，但它不会构成一个能够包含我们所知道的物质、生命和思维的世界。另一方面，如果宇宙是多周期的，那么场的微结构就会周期性地重新活化，每个周期都将以先前周期带来的信息为基础。因为这一周期又会得到先前那个周期的信息，所以每一个周期所得到的信息将是到那个时刻为止所有宇宙周期产生的全部的信息。
在连续的循环周期中，物质的进化不会从零开始，它会以所有先前周期所蕴藏的反馈作为开始。在所有周期中都会有这种蕴藏的反馈，所以物质不但会从当时的周期中，而且会从所有先前的周期中获得进化构型的信息。
这种数量惊人的信息不会在一次周期中覆盖物质的进化，正如前面提到过的，每个量子和每个以量子为基础的构型只能得到与自身的状态或结构相适应的信息。我们可以把这种局限性运用于我们自身在宇宙图景中的状况。假定我们生活在宇宙现在这一周期的相对早期阶段（自从发生“我们的大爆炸”以来，已有1。5×109或2×109年了，再加上很可能更为漫长的退化反向运动的时代），那么亚量子场及其对那些比现在这个周期有更多时间使生命和复杂性得以进化的周期的跨周期的记忆，可能包含比现在更加高度进化的生命和意识的信息。但是，在进化达到更高级形式之前，这种信息一直是潜在的。也许偶尔会直觉到某些关于这种信息的东西，但这种信息不会在我们的大脑中转化成有效的信号。
尽管有（实际上是由于）这种局限性，但每个周期中的进化还是会有效地得到跨周期信息库发出的提示，这种提示会选择不仅与这次周期中的进化结构相适应，而且与先前周期中的结构相适应的进化途径。这样，在相同的时间里，每一次后来的循环周期中的进化会在逆转为退化之前趋向更高层次的有序和复杂性。
我们可以通过详细描述水塘的形象来说明宇宙的这种记忆过程。可以认为水塘具有永久的记忆，即其中的水能贮存所有从中传播过的波阵面的踪迹。当一个气泡的波阵面向外传播时，水塘的表面并不完全恢复平静，而是仍在进行细微的调谐，当下一个波阵面通过其向外传播的路径时，它就与前一个波阵面遗留下来的波形图像相互作用。每一个波阵面都容进干涉波形图像之中，并进一步调谐水塘无限持久的表面。
这种跨周期记忆的曲线会影响宇宙中的所有过程，没有理由说它不会同样影响宇宙的常数。宇宙常数的值也会进化：每一个周期都会把这些常数与随后而来的常数 “协调”起来。在一个特定的周期中表现出来的基本上相同的进化动态也会在各个周期中表现出来，这就是说，一种特定的进化结果一旦实现，便会使随后的过程趋于一致。正如在我们的环境中，生物圈一旦进化，有机的和生态的过程便会微妙地与生物圈的普遍参数相协调。同样地，不管是多么随机、频繁或原始，一旦在一个周期中出现了各种形式的生命，下一个周期就会更好地适合于产生生命。这里会有一个逐步产生较高级形式的生命的统计概率，而这些较高级形式的生命的产生又会增加在随后的周期中进化出更高级形式的生命的可能性。这种往复循环的结果会趋向于产生恰好数量的重子去充塞时空；趋向于使中微子具有质量（可以是零值或正值），恰好使产生于循环中的物质不会在合成后又瓦解；并会趋向于确定膨胀的速度和形式，而这种膨胀导致了适宜于生命和复杂性的宇宙的大规模结构。
被正统宇宙论视为宇宙整个寿命的这种过程，有可能被证明只不过是多周期宇宙的那些潜在的是无限循环序列中的一个序列。这些循环的结果并不意味着一系列独立的宇宙，因为这些循环会由亚量子场中所积累起来的信息按宇宙法则联结起来。这个多周期的宇宙会是一个不能缩小的和不可分割的整体，尽管是猜测，但是这些远景还是值得认真注意的，它们表明，使宇宙中物质进化有序的联系也使物质在其中进化的宇宙有序。
2 物理世界中的相互作用效应
在本世纪的大部分时间里，量子理论在说明它用实在作为尺度所研究的现象方面遇到了困难，在过去约100年时间里问题和反常一直在不断增多。1900年普朗克提出，物体是以称之为量子的不连续的包的形式辐射能量的；1905年爱因斯坦证明，光除了具有人们熟知的波动性外，还具有粒子性。后来在1913年玻尔又论证了，电子从绕核旋转的一个轨道到另一个轨道并不经过中间过渡过程；1923年德布罗意假定，量子具有波粒二象性。在几年后的1927年，海森堡用公式表示了测不准原理，从而为我们关于独立于观察者的量子世界的知识设置了实际的限制，这样玻尔就被迫采用了哥本哈根解释棗量子是一种“终极现象”，人们不可能超越记录（和数学计算）它的观察去认识和思考这种现象。J·惠勒后来指出，这些陈述是很重要的，它提示我们，在说到量子时我们不再是指客体和�
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