路邊的野餐與宇宙的盛宴_風聞
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2022-08-21 10:06
撰文 | 於王瑋
“為了尋找你
我搬進鳥的眼睛
經常盯着路過的風”
-《路邊野餐》畢贛 2016[1]
2016年7月15日上映的《路邊野餐》，講述了主人公陳昇在夢境中完成一個個執念的故事。導演畢贛在影片中不停地追問一個問題——如何讓時光倒流？在影片中，導演獨具匠心，採用時鐘、風扇的倒轉，火車的逆行，錯亂的夢境，一步步地在影片中，時光倒流，讓遺憾得到彌補。
《路邊野餐》是陳昇的詩集，藴含着他的生活感受與對宇宙的認知。詩人的思維跳脱而又浪漫，和現實生活保持着若即若離的聯繫，這種恰恰好的距離，使得文學作品有着獨特的魅力。
“冬天是十一月 十二月
一月 二月 三月 四月
當我的光曝在你身上
重逢就是一間暗室”
-《路邊野餐》畢贛 2016[1]
電影是光影的藝術，宇宙學也是光影的科學。畢贛在接受採訪時説他並不是一個影迷，但他最喜歡的導演是安德烈·塔可夫斯基（Andrei Tarkovsky）。安德烈·塔可夫斯基在《雕刻時光》中寫道：“以事實的形式與表現雕刻時光——這就是電影作為藝術最重要的理念。”[2]而光子作為宇宙的“膠片”，雕刻了宇宙的時光。
我們的可觀測宇宙可以追溯至138億年前的一次“熱大爆炸”，宇宙這部電影的第一幀——“宇宙微波背景輻射”講述了這個故事，這就是《三體》第一部中所提到的“宇宙為你閃爍”的那個2.7K。那個時候，宇宙大約是38萬歲，在此之前宇宙的温度很高，裏面的大量粒子，在這碗熱湯裏面煮沸，宇宙很粘稠，光子就像“打水漂”的小石子，打出去沒多遠就落入“熱湯”中了。
當宇宙温度繼續降低，“熱湯”變得清澈，光子和其他物質開始脱耦合，在宇宙中自由地跑動，不會被其他物質半路攔截，打了一個很遠的“水上漂”，得以傳播到今天，被Planck等實驗所觀測到，形成了宇宙的第一幀，見下圖4[4]。
拿到這張圖之後，大家十分興奮，但隨之而來的是更多的不解。這張圖太過“均勻”了，宇宙微波背景輻射不同方向的温度相較於背景温度只有十萬分之一的差異[5]，宇宙到處都是2.7K。這相當於宇宙遙遠一端的“外星人”，在沒有和你事先商量好的情況下，今天和你穿了同樣款式的衣服。宇宙給我們變了一個“魔術”，就像克里斯托弗·諾蘭（Christopher Nolan）在《致命魔術》裏面那個貫穿影片的“空間瞬移”魔術一般。宇宙這端和宇宙那端如何在事先不商量好的情況下，在被拍下第一幀的時候具有無比接近的温度？
諾蘭在影片中揭曉謎底時（魔術師其實是雙胞胎，他們每天早上商量穿相同的衣服，晚上表演魔術，兄弟兩人分享一段人生），展現了魔術師“欲戴其冠，必承其重”。宇宙只是給我們玩了一個“障眼法”，宇宙在極早期可能經歷了一段加速膨脹過程，使得宇宙兩端曾有機會互相打電話説“穿同一款衣服”，也就是説，那段加速膨脹的宇宙背景載着“穿同一款衣服”的信息走得比我們之前認為的更遠。Alan Guth[6]，Andrei Linde[7]和 Alexei Starobinsky[8]揭穿了宇宙這個“魔術”，優雅地解釋了傳統“熱大爆炸”理論中的這第一幀圖像。
“命運布光的手
為我支起了四十二架風車
源源不斷的自然
宇宙來自於平衡
附近的星球來自於回聲”
-《路邊野餐》畢贛 2016[1]
在“熱大爆炸”的一聲“吶喊”之後，宇宙開始用它的“回聲”構建星空。不過此時，宇宙得打破它的平衡，即需要通過薩哈羅夫（Andrei Sakharov）的三個條件產生我們生活中的可見物質。第一個條件就是得有“淨”產生這些物質的過程；第二個條件就是宇宙早期需要破壞一些對稱性，使得產生和消耗這些物質的反應速率有不同；第三個條件就是要有脱離熱平衡態的過程。這個過程使得我們生活中不會有《信條》（克里斯托弗·諾蘭2020）中的劇情：道路上到處穿梭着的“反粒子”組成的人類（不過此時他們不會“倒着走”，因為他們本身就是“反粒子”，並沒有經歷逆熵），要不然此時你走路的時候還得需要提心吊膽，別一不小心撞到“反粒子”朋友而發生“湮滅”事故。
當氫、氦元素生成之後，由於此時宇宙温度很高，宇宙中的電子十分活潑，他們就像永遠不知疲倦的、貪玩的小孩，無法安心地睡到自己的牀上——被原子核束縛，填充進原子軌道。但隨着宇宙慢慢地降温，電子也玩累了，伴隨的是氫分子、氦分子的大量生成，由於沒有足夠多的電子拉着光子一起玩耍，光子就自由自在地在宇宙中游玩，形成了宇宙微波背景輻射。在這之後，氫分子、氦分子在宇宙“黑暗時期”太空漫遊，此時第一批恆星還沒有生成。慢慢地，它們開始受引力聚集，形成第一批恆星，然後繼續受引力作用塌縮，經過“超新星爆炸”之類的過程，產生豐富的其他元素，並再次電離我們的宇宙，當回聲傳到我們這兒的時候，便形成了附近的星球。
天文學家們很熱衷給不同的星球去拍“紀錄片”，他們用最好的長焦鏡頭，希望記錄下各種星球的“飲食男女”，如最近公佈第一批照片的韋布望遠鏡，還有和《路邊野餐》一樣，同樣浸潤在貴州亞熱帶季風中的FAST天眼等。但天文學家們往往醉翁之意不在酒，他們想通過星球的拍攝，修復、還原出宇宙的影片。正如塔可夫斯基在《雕刻時光》中談到，他拍攝《飛向太空》中水草時，其實是想去描繪水，但水是透明的，很難捕捉到水的動態之美，所以他通過水草去表現水：“電影中的節奏是透過鏡頭裏可視物體的生命來傳達的。根據河裏水草的擺動可以判斷出水流與水壓，同樣，時光的流動也意味着在鏡頭中流淌的生命過程本身。”[2]宇宙中也存在這樣一種很難直接觀測的成分，即暗能量。Adam Riess領導的實驗組通過對超新星的觀測，發現我們的宇宙目前正在加速膨脹，而解釋這個現象最簡潔優美的理論，則需要宇宙中存在一種負壓強的能量，Adam Riess拾起當年“愛因斯坦的錯誤”（宇宙學常數項），捕捉到了暗能量的蹤跡[9]。
除了暗能量之外，我們的宇宙中還存在着許許多多的其他組分。我們通過宇宙微波背景輻射、超新星和重子聲學振盪等觀測給宇宙、星星拍的“記錄片”，並假設組分做“拼圖遊戲”。什麼樣的宇宙組分配比能夠“重現”宇宙的行為？我們可以通過計算每一種配比的概率，去捕捉宇宙組分的蹤跡。通過Planck觀測[10]，可以得出，當前宇宙中大概有百分之七十的組分是暗能量，剩下的一大部分是看不見的暗物質，然後是我們平時看得見、摸得着的普通物質，最後才是光線這些輻射。這意味着，我們晚上仰望星空的時候，那些靜謐的黑夜藴藏的秘密要比閃爍的星星多得多。
黑夜藴藏的秘密卻遠遠不止於此，1823年德國天文學家奧伯斯（Olbers）在黑夜下踱步，心裏卻對“宇宙來自於平衡”念念不忘，而他的“必有迴響”卻讓宇宙學家嚇出一身冷汗。他發現，如果宇宙是恆穩態而且是無限的，星球均勻分佈在其中，那麼星球的發光隨着它們離我們距離的減弱，和隨着距離增加星球的個數增加的效應互相抵消，最後只有星球增加的效應，那麼，無限的宇宙將給予我們永恆的光明，我們將看不到黑夜。
解決奧伯斯佯謬的關鍵在於“附近的星球來自回聲”，宇宙“熱大爆炸”理論認為宇宙不是恆穩態並且也不是無限的。奧伯斯佯謬佐證了宇宙“熱大爆炸”理論。
“所有的轉折隱藏在密集的鳥羣中
天空與海洋都無法察覺
懷着美夢卻可以看見”
-《路邊野餐》畢贛 2016[1]
超新星和宇宙微波背景輻射觀測都可以去做宇宙組分“拼圖遊戲”，但是它們在拼“當前宇宙膨脹速度”，即“哈勃常數”的時候，發現兩個實驗拼圖給出的“哈勃常數”值是不相同的。超新星觀測結果代表着我們對目前宇宙的瞭解，而宇宙微波背景輻射觀測結果體現着我們對宇宙早期的認知。“哈勃常數”測量的差異，相當於是超新星觀測告訴我們，宇宙目前身高一米七三，而Planck實驗組經過身高換算，告訴我們宇宙目前身高一米六七。也就是説，我們可能對宇宙還不夠了解，宇宙學“標準模型”需要得到擴展，我們可能誤解了拼圖的方式，找錯了身高換算的公式，又或者在宇宙學觀測手段、數據處理上有我們沒有考慮到的因素，我們的拼圖本身有點問題，尺子不是一個標準尺，這個問題被稱為“哈勃常數危機”[11]。這個“危機”目前還懸而未決，宇宙等待着大家去回答這個問題。
在《路邊野餐》影片的最後，陳昇在如夢似醒時彷佛看見時光倒流，我們在研究宇宙的時候，“看”見的光，也許是來自138億年前。在《路邊野餐》最開始，導演第一個鏡頭採用了 J-Cut 剪輯方法，先進聲音（咳嗽聲），再進圖像（電燈的閃爍）。宇宙也是一個電影大師，在宇宙微波背景輻射形成之前就產生了豐富的“聲音”，宇宙也做了一個 J-Cut，讓我們能“聽見”比宇宙微波背景輻射形成時更早的引力波，聽見宇宙最開始的吶喊。研究宇宙學，很大一部分內容是在研究宇宙的歷史，在光影之間，我們在觀測實驗、理論推演和計算機模擬上跟隨宇宙，一同時光倒流，一直倒流到趨近宇宙“熱大爆炸”理論的奇點。
今年2月26日，是法國電影新浪潮大師弗朗索瓦·特呂弗（François Truffaut）導演九十歲的生日，在他的代表作《四百擊》的最後，他拍攝了一個在海邊奔跑的少年，在最後一個鏡頭中，迷茫的少年正對着我們，好像在説：“你一直在看我的故事，那麼請告訴我現在該怎麼做。”。我們研究宇宙，宇宙的未來又通向何處？前幾年有研究表示宇宙的最終宿命可能是塌縮[12]，但是這也有待於進一步的探索、討論。宇宙對我們來説，是一個迷茫的少年，最開始他/她是怎麼成長的？我們充滿疑問。最後他/她又會成為一個什麼樣的大人？我們也不知道。但是，我們能做的只是像這個少年一樣，一直在海灘奔跑，一直向海灘奔跑。
參考文獻
[1]. 畢贛《路邊野餐》2016年7月15日上映
[2]. 安德烈·塔可夫斯基 著 張曉東 譯《雕刻時光》南海出版公司 2016年5月版
[3]. 安德烈·塔可夫斯基《飛向太空》1972年3月20日上映
[4]. Planck Collaboration, N. Aghanim (Orsay, IAS) et al. Planck 2018 results. I. Overview and the cosmological legacy of Planck e-Print: 1807.06205 [astro-ph.CO] DOI: 10.1051/0004-6361/201833880 (publication) Published in: Astron.Astrophys. 641 (2020), A1
[5]. COBE Collaboration, George F. Smoot et al. Structure in the COBE differential microwave radiometer first year maps DOI: 10.1086/186504 Published in: Astrophys.J.Lett. 396 (1992), L1-L5, Astrophys.J. 396 (1992), L1-L5
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[13]. 弗朗索瓦·特呂弗《四百擊》1959年6月3日上映
作者簡介 /Profile/
作者：於王瑋，中科院理論物理研究所2020級博士研究生。
研究方向：引力與宇宙學。
導師：蔡榮根研究員。
本文經授權轉載自微信公眾號“中國科學院理論物理研究所”。
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