從黑洞裡能看到甚麼？

雷鳴

百年前的黑洞精準預測

2019年4月10日北京時間21點，人類歷史上首張黑洞照片發佈了。

EHT（Event Horizon Telescope，事件視界望遠鏡，國際合作計劃）在全球六地（比利時布魯塞爾、中國上海、台北、日本東京、美國華盛頓、智利聖地亞哥）同時召開全球新聞發佈會，向世界宣佈了這項有關超大質量黑洞照片的重大成果。

這是歷史上第一次直接拍攝的黑洞照片，然而它的出現在科學上卻早有預言。可以說，這是繼人類第一次探測到黑洞引力波之後，對愛因斯坦廣義相對論的又一次有力驗證。

這張照片源自室女座星系團中超大質量星系Messier 87中心的黑洞。該黑洞是太陽質量的65億倍，距離我們5,500萬光年的遙遠之地；而圖中心的暗弱區域即為「黑洞陰影」，恰是這個陰影告訴我們：愛因斯坦是正確的。這張圖像的諸多特徵與愛氏廣義相對論的預言完全相同，這也充分證明了廣義相對論在強引力極端環境下的有效性。

為何愛氏能在一百多年前就精準預言黑洞的存在？這就意味著宇宙必須符合一套嚴謹的數學模式。換句話而言，在瑰麗浩瀚的宇宙背後，是諸多嚴謹而精密的規律運作的結果，所以科學家才能夠用數學模型描述相應的規律，進而預測。

問題在於：宇宙規律從何而來呢？

生命的誕生是個奇蹟

目前最流行的說法是大爆炸而來，那宇宙實際上應該是一片狼藉與混亂才更合情合理，但是事實卻完全相反。

宇宙誕生之後曾出現一次會影響物質分佈的量子漲落，而量子漲落如何影響則是完全隨機的。然而，令人驚歎的是：這場量子漲落，恰好使得宇宙的物質分佈剛剛好，宇宙中的天體這才得以形成，若有百萬分之一的物質分佈比例發生變化，地球將不復存在。

幸運，遠不止此！

生命誕生的條件極為苛刻，而人出現的條件更是苛刻到令人難以想像。溫度必須「調」到正好，因為人類對溫度太敏感了，只能在一個變化幅度很小的溫度區間生存，太熱太冷都不行。

所以，這就要求地球距離太陽的位置要剛剛好，離太陽再遠5%或是再近5%，都會因為過冷或過熱而無法誕生生命。

因為人屬於恆溫生物，36至37攝氏度（後簡稱為度）是體溫的平均正常值，而最適合人類生存的溫度範圍是21±3度之間。曾有科學家在乾燥空氣環境中針對人體所能耐受的最高溫度做過實驗：在71度環境裡，人體能堅持一小時，而在104度時則僅能堅持26分鐘，超過這個極限人將會因失水虛脫和電解質紊亂而死。另一方面，研究也同樣表明人體對低溫耐受能力更弱：將人置於5度的水溫中時能夠忍受一小時，0度時則僅能忍受15分鐘，超過這個極限血液將會停止流動，人會死亡。

宇宙非常廣闊，但人類需要的這個溫度區間對宇宙來說仍然異常苛刻，雖然僅僅銀河系就存在大約二千億顆恆星，和太陽系相似的就高達四分之一。假設恆星周圍的行星系統有2%能夠像地球一樣存在生命，那麼僅銀河系可能就有十億顆恆星附近存在生命。假設這些「生命」星球有四分之一已經孕育出了文明，這樣算來就有兩億多顆星球存在外星文明。

這麼一想好像非常有道理，但是數量多，就意味著一定存在嗎？恰恰相反，因為生命誕生的條件實在是過於苛刻了。這要求星球必須位於恆星星系的宜居帶上，必須是碳基生命（碳、氫、氧），必須有大氣層，必須有大量水的存在。僅僅這些條件，就不知道會濾掉多少行星？要知道「開普勒」太空望遠鏡耗費四年之久，也才只發現了49顆處於宜居帶上的銀河系行星。

然而只是具備上述條件仍然不足，生命真的是一個偉大的奇蹟！

就拿地球而言，它雖位於合適的位置上仍然不夠，還需要有一顆月亮。因為如果月球不存在，地球的自轉將不夠穩定，自轉會改為十小時一圈，那麼海嘯、火山爆發也成了家常便飯，這樣，生命就根本無法生存下去。月亮的存在彷彿成了地球的船錨，它的引力使地球穩定下來，為適合生命誕生的環境提供了必要條件。

但有了月亮還是不夠，月亮的大小也必須剛剛好，否則將會導致地球傾斜角過小或過大，而哪怕小一點或者大一點，地球還是不適合生存。事實上地球圍繞太陽旋轉的傾角恰好是23.44°左右，正是因為這樣的傾角，才會使得地球整體的受熱相對均勻，使得生存環境脫離惡劣，也使得適合人類生存的範圍大大增加，四季也因此得以出現。

不但如此，地球之所以能有暖流、寒流及與之相關的風霜雨雪的變化也與地球傾角密不可分。若沒有這個傾角，地球上南北半球的今天週期性出現的寒流、暖流，以及與之相關的雨雪風霜的變化將不再存在。地球將成為一個充滿沙漠和冰雪的世界，僅有中緯度地區適合生存，而過於擁擠的環境，也很容易導致人類因為戰爭和疾病而滅亡。

只是有了月亮還不夠，巨大木星的存在為地球阻擋了多少彗星、隕石的襲擊，還有地球上的臭氧層、氧氣、大氣層、光合作用、水資源都是生命誕生所必要的條件。這一連串的佈置只要任何一個出現差錯，地球上的生命將不復存在。

一切都是上帝奇妙的作為

這一連串的出現難道僅僅是巧合嗎？我們不妨大致計算一下人類出現的可能性，即概率，看看這個巧合要多麼的驚人才可以：目前已知的恆星數量有七百萬億億顆，而太陽只是其中之一。換句話說：我們賴以生存的太陽出現的概率僅有七百萬億億分之一，即1/70000000000000000000000！寫成科學計數法的話，約為：1.428571×10^（-23）。

按照目前最新說法，太陽有八大行星來算的話，根據數學概率知識可知，上面的概率還需要再除以8，即地球出現的概率為：1.7857×10^（-24）。

目前，地球上已知生物的種類約為170萬種，考慮到人類未知的物種（深海、原始森林……），有人估算地球上的生物種類有三千萬種，按這個數字來計算的話，人只是這三千萬當中的一分子。所以，上面概率還需要除以三千萬，即人類在地球出現的概率為：5.9524×10^（-32）！不只是人類，地球上所有生物出現的概率都是5.9524×10^（-32）！

然而，這種概率計算很粗糙。事實上，地球存在的概率是1/2，即或者存在或者不存在，同時存在地球和月亮的概率是（1/2）^2，而同時存在地球、月亮和太陽的概率是（1/2）^3，以此類推，就可以知道同時存在現有數量的恆星概率為：（1/2）^70000000000000000000000，即（1/2）^（7×10^22），這僅僅是計算恆星存在的概率，再進一步考慮行星級的概率則更小。

對此，霍金的同事和合作者羅傑•彭羅斯（Roger Penrose）進行了更加精準的計算。結果表明，對於偶然事件，造成現有宇宙的可能性只有1除以10的10次方的30次方，即（1/10）^（10^30）。

這個概率到底有多少呢？差不多相當於「投擲1.285^（10^30）個骰子，所有的骰子全部都六點朝上」。

這不是一萬或者一億個骰子，而是百萬億億億數量級的骰子同時如此。要知道隨著人類對宇宙認知程度的提高，恆星數量還要增加，生物種類還要增加，上述概率只會更小。

在現實中，宇宙遠比我們想像的極限還更加複雜精密。星辰如此浩瀚無垠，卻又井然有序，一切難道只是偶然嗎？這樣的偶然根本無法想像！

聖經中說：「我造地，又造人在地上。我親手鋪張諸天；天上萬象也是我所命定的。」（以賽亞書45:12）

是的，一切絕非偶然，太多的偶然，只能證明一切皆是必然；而必然的背後恰是這位創造天地至高上帝的奇妙作為！一切的剛剛好，正是因為背後有一位深愛我們、美善上帝的存在！