万物的终结
最早听说这本书是在作者本人来学校做的一个半科普半学术的讲座上。当时是好奇宇宙学理论要怎么科普才去凑热闹听的，一听发现她讲得激情四溢而且深入浅出，确实有一套…之后买来了纸质书，两个月断断续续地读完，又发现了不少值得玩味的点子。
我想很多人都多少听说过“热寂”、“大挤压”这些概念，而这本书大部分章节的主题也就是这些看起来老生常谈的东西。但是这本书难得的地方一是行文流畅诙谐，可以很随意地读下来；二是见缝插针，顺带普及了很多相关领域的知识；最后最重要的是，书中好几处触及了这些宇宙学概念背后的哲学问题。这点是最让我惊喜的地方 -- 在看似寻常的话题里发掘出从来没想到过的内涵总能让我心潮澎湃。
我把书中几处最让我眼前一亮的地方总结在下面。如果是有兴趣看原书的人可以自行决定是不是看下去，毕竟这些是（我觉得的）最有意思的内容，剧透了也许会影响阅读体验。
大挤压(Big Crunch)和着火的恒星（第三章）
在“大挤压”这个剧本里，整个宇宙的演化就像是往天上扔一块石头：石头出手的时候快速上升（对应早期宇宙快速膨胀），但是上升过程中因为地球引力的缘故速度也在不断减慢（对应于整个宇宙内物质间的引力让其膨胀放缓），直到石头最终停止上升然后掉头落回地面（对应宇宙膨胀最终停止然后反向开始“大挤压”）。印象中刘慈欣有一个短篇小说也玩了这个梗：小说接近结尾的地方为了体现这个“掉头”的过程，从某处开始之后所有的字变成了之前内容的完全倒序。
然而在真正的“大挤压”物理模型里，宇宙演化的后半程并不像小说里那样完全是过去历史的精确反演。一个能体现这一点的度量是宇宙里“光”的总量（这里“光”泛指所有电磁波辐射）。从大爆炸伊始，宇宙里的很多过程都在源源不断产生光，而这些光是不会随宇宙从膨胀转为收缩就自行消失的。这个看似无足轻重的事最终却能导致宇宙“大挤压”的过程超乎想象地暴力 -- 这些光在宇宙体积不断缩小的过程中能量和密度都不断增加，一步步演变成越来越高能的辐射，甚至开始直接*在恒星表面点燃核反应*。这是什么概念？这就好像一间屋子里的空气热到把为屋子供热的暖气都点着了。于是整个宇宙在回归无限致密的奇点以前，所有的恒星都*从外到内*被剧烈的核爆炸撕碎，宇宙随之变成了恐怖的焰火地狱。这种末日景象实在出乎意料也实在骇人，无怪乎本书作者在最后一章又一次提到这个“恒星着火”的想法，对最早推算出它的天文学家也是无限欣赏。
热寂(Heat Death)和消失的时间箭头（第四章）
和“大挤压”相比，“热寂”这个剧本里宇宙的终结要缓慢得多也温柔得多。这里暗能量最终战胜了引力，推动着宇宙无限地膨胀了下去。宇宙中的物质因此不断被稀释，而仅存的那些也在漫长的时光中逐渐衰变，转化成了光子、中微子各自走上了注定孤独的旅程。整个宇宙就这样越来越空旷和暗淡，缓慢地达到了熵最大的状态。
这时，热力学第二定律给宇宙宣判了最终的死刑：宇宙中任何意义上的结构，诸如星系，恒星，生命等等，都将消弭并且不再复现。而既然熵的增加标志着时间的流逝，在熵达到极大值的此处，时间的箭头也随之消失了。在这样的宇宙中再也分不清过去和未来，有的只是在无限死寂中仅存的一丁点热力学意义上的”噪声“。
庞加莱回归(Poincare Recurrence)和永劫轮回 （第四章续）
一个“热寂”的宇宙在寿命上是无限长的。这种长寿乍看之下毫无益处，毕竟热寂的宇宙里好像也掀不起什么大风大浪。然而无限长的时间跨度意味着任何可能性不为零的事情早晚都会发生，包括热力学第二定律意义下“不可能”出现的事情。这在统计力学中有一个对应的概念叫做“庞加莱回归”：一个体系任何曾经出现过的状态在经历足够长的时间后都有可能复现，甚至复现无限次。这意味着我们所在的宇宙此时此刻（就是你看这一行字的此刻）的状态，在宇宙彻底进入热寂很久很久之后也是会再次出现，而且无限次地出现的。这不由得让人想起尼采哲学中“永劫轮回”的概念：如果一个人被要求无数次地重复经历他此生中的每一分每一秒，那么他所经历过任何事、所做过任何决定都立刻被赋予了无限的重量。
原书中对于庞加莱回归和永劫轮回的讨论大概就到此为止了。但如果仔细琢磨庞加莱回归的准确表述，它和尼采哲学里构想的那种”复读“一样的轮回还是有很大差别的。庞加莱回归要求一个体系在足够长的时间后能够*任意接近*之前曾经出现过的任何状态。然而从概率上说，这个体系完美复现某个状态的可能性要远小于它不那么精确地复现那个状态的可能性。也就是说，如果宇宙在未来的某个时间点上真的分毫不差地复现了它此时此刻的状态，那么在那以前，宇宙恐怕已经经历过难以计数的轮回，而在那些轮回中此刻的状态并没有完美复现，甚至压根就没出现。从这个角度看来，庞加莱回归的过程更像是一个”随机探索所有可能的时间线直到回归原本那条线“的过程。这恐怕和尼采的设想大相径庭，也多少失去了永劫轮回特有的那种沉重感了。
关于庞加莱回归还有很多有意思的哲学话题，比如如何定义“我”，宇宙是不是决定论的等等。书里还提到了另一个新奇的想法：如果实现庞加莱回归需要靠宇宙从热寂状态量子隧穿到某个低熵状态的话，那么相比于让整个宇宙隧穿回此时此刻，让宇宙中的一小撮原子自动组装成一个以为此时此刻存在的“缸中之脑”怕是要容易得多……于是我们回到了这个经典的哲学问题：如何确定我现在认知中的这个宇宙不是我的幻觉呢？
真空衰变(Vacuum Decay)和达摩克利斯之剑（第六章）
在热寂、大挤压、大撕裂这些剧本里，宇宙的终结（如果有的话）最少也要等上千亿年才会发生，离我们不免太过遥远。但真空衰变却像达摩克利斯之剑一样一直悬在我们头顶，随时随刻都有可能摧毁我们所熟知的一切。这种威胁的根源其实就是2013年诺贝尔物理学奖的课题，也就是那个经常被误称为“上帝粒子”的希格斯玻色子（Higgs boson），和它对应的希格斯场（Higgs field）。
希格斯场是现代粒子物理学“标准模型”中的一块核心拼图。希格斯场的属性决定了很多重要的物理学常数，包括基本粒子的质量和电子的电荷。这些常数是我们熟知的物理世界最重要的基石 -- 原子能够稳定存在，能够组成分子进行各种化学反应，以至于在更大尺度上能够构成细胞形成生命，这些说到底都要感谢我们宇宙中的希格斯场处在一个合适的稳定态中。这个状态被称作希格斯真空态，或者简称真空态。
然而从最近的粒子物理实验结果看来，我们所处的这个真空态更可能只是一个*准*稳态，也叫*假*真空。宇宙现今的状态就像一个放在桌子边上的玻璃杯一样，如果有足够大的扰动或者偶然发生了隧穿就可能会从桌上（假真空）摔到地上（最稳定的“真”真空）去。这就是真空衰变。真空衰变一旦在宇宙中某处发生，它周围的空间就会雪崩一样前仆后继“投奔”真稳态。这个雪崩的前沿会以光速传播开来吞没它经过的一切。而在被它吞没的宇宙里，希格斯真空态的改变会带来毁灭性的后果：基本粒子和基本相互作用将会被彻底改写，一切建构在其上的结构（从原子分子到细胞生物到恒星星系）也随之土崩瓦解，甚至整个宇宙可能都直接塌缩进一个黑洞中。
Sidney Coleman和Frank de Lucia在1980年合著了一篇文章，主要讨论了引力在真空衰变的过程中可能起到的作用。这是篇硬核理论专著，但其中对真空衰变的后果有一段非常优美的描述。最早听作者讲座的时候它就给我留下了很深的印象，后来果然又在书里看到了它。我想不如就试着翻译一下这段话，作为这篇笔记的结尾：
这真是令人忧伤。设想“我们可能处在假真空中”也从来就不是个多愉快的事情。真空衰变是终极的生态危机；在新的真空态里会有新的基本常数；而真空衰变过后，不仅我们所知的生命形态不复可能，连我们所知的化学也如是。如果假以时日，新的真空态中至少可以存续某种能够感知快乐的组织，即便它不是我们所知的生命形态，人也能从这种可能性中得到斯多葛式的慰藉。现在，这种可能性也被排除了。
2021.11
