在地球表面暴露在空氣中的絕大多數地方,人類都可以自由呼吸,即使在海拔八千米以上的珠穆朗瑪峰頂。我們的常識是,人類無法在太空中自由呼吸,因為那裡是真空環境,沒有可供人類自由呼吸的混合氣體。人類想要體驗真空環境的不適,還必須要投入大量的金錢、技術和時間才可能實現。
也許你希望整個宇宙的氣體密度都處於可呼吸的狀態,撇開距離和時間因素,那樣也許人類就可以想去哪兒就去哪兒,到哪兒都可以生存。不得不說,願望是美好的,但假如宇宙真的是那樣,結果卻是你絕對想不到的。事實上,我們的宇宙之所以如此空曠,太空中的氣體密度之所以如此之低,其實冥冥中一切自有安排,對於地球上的生命來說,這也許就是最好的安排,因為如果宇宙中到處都充滿可供人類呼吸的氣體,那麼生命也就不可能存在了。
聽上去似乎很矛盾?其實並不矛盾。你一定知道引力的概念,假設有一個物質球,那麼引力會擠壓它,如果沒有另外一種力來對抗引力,這個球會存在多久呢?答案首先取決於物質球的密度,密度越大,它就會越快地被引力壓碎,即使這個物質球很大結果也是一樣的,因為在密度一定的情況下,尺寸越大意味著引力的作用會更強。
假如整個宇宙都充滿可供呼吸的氣體,那麼它就如同一個物質球,答案很明了:這樣的系統會在大約24個小時之後坍縮,你所期望的美好明天會隨即化為烏有!為什麼是24個小時呢?這是由物理學家經過計算得出的,24個小時是宇宙密度發生顯著變化所需要的平均時間。我們身處的地方有自由呼吸的空氣,之所以沒有坍縮,是因為有地球原子的剛性和內壓力的支撐,而且地球和大氣層作為一個整體必須被真空包圍,這樣才避免了坍縮的命運。
最有意思的部分來了,物質間的引力作用在宇宙中到處存在,比如太陽系和銀河系,它們為什麼沒有坍縮呢?答案是它們都在旋轉,離心力會對抗引力。那麼,假如充滿空氣的宇宙也整體旋轉起來,以維持它的穩定性,會怎麼樣呢?答案是,如果我們的宇宙是受牛頓的引力定律支配,那麼這可能是一個可行的選擇,但如果採用愛因斯坦的引力理論,情況就會變得非常奇怪!請耐心地繼續看下去。
愛因斯坦有一位朋友,名叫庫爾特·哥德爾,他是奧地利著名的數學家和邏輯學家,也是出了名的怪人。在1949年之前,哥德爾對物理學沒有做出任何貢獻,但在1949年愛因斯坦70歲生日的宴會上,哥德爾向愛因斯坦描述了他運用廣義相對論得到的一個旋轉宇宙的解,數學計算沒有任何問題,但是這個解會出現一個奇怪的特點,那就是「封閉類時曲線」。
簡單地說,「封閉類時曲線」就是一個時空的環線,如果沿著這條封閉類時曲線運動,你不僅會回到出發的起始點,而且也會回到時間的起點。再通俗一點說,這就是時空旅行。也就是說,在一個旋轉的宇宙中,你可以不止一次地在同一時間去到同一個地點,你甚至可以自己和自己玩撲克牌!對於科幻小說家來說,這似乎聽起來很不錯,但是請別忘了還有臭名昭著的「祖父悖論」,以及物理學中的「因果律」,這又會導致無窮無盡的讓人撓頭的問題。
本來是一個美好的願望,宇宙中充滿空氣,我們能在宇宙中任何地方自由呼吸。但是很不幸,蝴蝶效應出現了,目前的宇宙只要有任何一點小的變動,都會導致後續的一系列難以預料、難以解決的大問題,這就是宇宙的玄妙之處。