第20章 自己證明自己的偉大

雲捲雲舒，三個月的計算與論文撰寫時間倏忽而過。

那一天，在南加州陽光下，顧玩跟妻子提到的那些計算性論文，以及後續的科普專著寫作，已經初步完成了。

論文在七月份的時候，就已經全部投遞出去，並且進行了答辯。

後面的一個多月，顧玩集中了全部時間，撰寫那部科普專著，還把如今剛剛在國內中央科大讀完大三的工具人妹妹李雙葉，趁著暑假抓來了美國。

每天給妹妹提供好吃好喝好玩地供著，換取她幫顧玩打工寫書。

李雙葉也是痛並快樂着，畢竟哥哥提供的享樂條件非常之優渥，每天幾乎是在女僕的服侍下衣來伸手飯來張口，寫累了還可以預約接出門兜風，或者在家找個按摩師幫忙按摩。

痛苦的來源么，自然是約稿太多了，哥哥上次安排她寫的黑洞題材科幻都還沒徹底寫完，又要搞科普專著了。

不過，有個既要馬兒跑，又給馬兒猛吃草的老闆，總比那些不給吃草的要好，李雙葉本來就對這項事業挺感興趣，也就甘之如飴了。

「哥，嫂子，看下這版的稿子，這可滿足你要求了么？」

七月底的一天，李雙葉在哥哥的海景大別墅里衝刺性寫了一天後，深夜時分，終於把完整的稿子丟到了顧玩案頭。

顧玩掃了幾眼，就丟給坐在對面的麻依依，臉卻朝向李雙葉吩咐：「讓你嫂子看，我看沒用，要她這種外行人看了都覺得看得懂，有趣，那才能賣座，能起到吸引真正讀者的效果。」

地球上霍金的《時間簡史》看起來賣了好幾百萬冊，但不得不承認的是，至少七八成買書的人，根本沒看那本書，他們買書就是拿去裝逼的。

尤其是大量打腫臉充胖子的社交系文科生，擺在案頭，顯示自己有買這麼高逼格的書，或者買來后發條朋友圈分享一下，然後那麼艱澀的物理學術著作就丟在那兒吃灰了，根本不去看。

誰要是真把《時間簡史》的銷量當成看這本書的實際讀者群規模，從而覺得科普也是一門有賺頭的生意，那就大錯特錯了，要吃虧的。

麻依依面對老公的不給面子，也是微微有些使小性子：「你要外行都能看得懂，那找我還不夠，姐好歹也算是學霸了。

你應該找家裏的女僕，那才算真正深入淺出、通俗易懂嘛。人家白居易寫詩還追求老嫗能解呢，你怎麼不跟白居易看齊？」

顧玩知道自己說錯話了，稍微肢體語言安慰了幾句，就讓妻子住口了。

麻依依掙扎不依了幾下，最後還是撒夠氣了，乖乖開始讀稿子。

「……根據宇宙學家的觀測，我們今天的宇宙的化學元素構成比例，大約是氫元素占宇宙中總原子數量的73%左右，氦原素佔大約23%，而後續鋰鈹硼碳氮氧等一切更重的元素全部加起來，也不過是4%~5%。

這個元素構成比例，讓我們這個宇宙達成了今天這個樣子。讓恆星得以匯聚並開始持續、溫和地進行核聚變並輻射出能量，讓類地行星得以形成並環繞恆星，最終進化出生命。

我們不禁要問，為什麼會是這個比例？這是巧合還是必然？如果讓宇宙重來一次，還會是這個比例嗎？還會形成今天的世界嗎？生命的誕生，有沒有其先決條件的充分性？」

導言寫得倒是很危言聳聽，而且小學生都能聽得懂，至少知道這本書要討論的是什麼，現狀如何。

麻依依覺得這部分沒問題，就繼續往下看專業的部分。

「宇宙中氫元素與氦原素的比例，乃至於其他比氦更重的元素的比例，最底層的決定法則，在於宇宙中質子與中子的比例。

眾所周知，標準的氦原子核是由兩個質子加兩個中子構成的，而標準氫原子是由一個質子、沒有中子構成的。氦原子需要1比1的中子與質子，氫原子只需要質子。

至於比氦更重的元素，在宇宙創世之初並不可能存在，因為它們都是恆星誕生後由於超高壓核聚變反應產生的。在宇宙剛誕生的時候，那裏只有輻射，只有高熱和膨脹，引力和壓力都是次要的，所以還輪不到核聚變登上宇宙的舞台。

而第一顆恆星的誕生，距離宇宙剛剛誕生已經很遙遠，是宇宙已經足夠冷卻后的產物，也就不在宇宙創世的討論範圍內。

所以，問題的核心回到了那個最簡潔的表述：宇宙創世之初，為什麼氫原素和氦原素的總質量比例，近似接近3比1？為什麼那個時刻，質子與中子的比例，接近7比1？」

讀到這兒，麻依依稍微心算了一下，確認數字沒問題。

（氫是純質子，所以3份氫就有3份質。氦是質子中子對半分，所以1份氦的質量可分解為0.5份質和0.5份中。因此氫氦相加后，質子中子是3.5份比0.5份，也就是7比1。）

「這就要從中子的生死存亡法則說起了。眾所周知，中子在沒有被固定到原子核里的時候，以自然遊離態存在時，是極為不穩定的，會自動釋放出一個電子，然後其本體衰變為一個質子。

而且這個過程自然狀態下並不可逆，也就是不帶電的中子會衰變成一個帶正電荷的質子，與一個代負電荷的電子。而帶正電的質子與帶負電的電子，卻沒法重新自發合成中子——這就是原子物理上常說的β衰變。

不過，自然狀態下上述衰變不可逆，卻不代表宇宙之初時也不可逆——在宇宙剛誕生的0.1秒后，當時宇宙的溫度高達1000億度，在那樣的環境下，電子會因為所攜帶能量過於巨大，而呈現『強電子』的狀態，這種強電子在撞擊質子時，是可以做到與質子重新融合，變成中子的。

所以，如果宇宙一直保持1000億度的高溫，那麼那兒的質子與中子應該能永遠保持五五開的比例，而不是現在的七比一。後續之所以不可逆了，是因為宇宙快速冷卻了，無法保持一千億度或者至少幾百億度的高溫，僅僅十幾秒鐘后，溫度就下降到了幾十億度，上述強電子與質子重新合成中子的自然逆向衰變，再也無法發生。

到了這一步，問題也就進一步轉化了：從中子開始批量因β衰變而『死亡』、轉化為質子開始，到宇宙的溫度降低到足以產生穩定的原子核之前，還能活下來多少個中子？」

麻依依讀到這兒，書的第一部分的梗概大致就看完了。

很宏大，後面第二部分則是各種嚴謹的計算。

顧玩在書里演算了質子和中子能夠組成氦原子核時，所需的溫度——在之前1000億度到幾十億度的時候，原子核都是沒發存在的。因為太熱了，基本粒子運動太劇烈了，原子核根本沒法存在，因為束縛不住，會被質子和中子掙脫。

原子核要存在，需要的上限溫度是9億度。

也就是超過9億度，所有原子都會崩，都無法以原子態存在，只能以離散的質子中子電子等基本粒子態存在。

後續內容的核心，也就推演到了對「從宇宙溫度降低到不足以支持貝塔衰變逆向進行，到進一步冷卻到9億度，花了多長時間。而在這段時間裏，多少中子完蛋了」的計算。

貝塔衰變的平均周期是15分鐘。也就是說，如果當初宇宙在分別降溫到這兩個溫度的時間點之間的間隔，超過15分鐘，那麼宇宙中所有的中子就都陣亡了，或者說只有忽略不計的極少數存活下來。

今天的世界，將是一團純質子、純氫原子的世界，別的什麼都沒有。

但幸好，宇宙降溫到上述兩個溫度的時間點之間的間隔，沒有15分鐘那麼久，所以這個世界有一部分中子倖存下來了，也就有了元素周期表後面的所有元素，而不是只有一個單一氫元素。

星系，星球，文明，都應該感謝宇宙降溫速度夠快的不殺之恩。

書中計算的過程很繁瑣，最後顧玩初步計算出了一個大約3分28秒的時間，認定宇宙是在誕生后的3分28秒左右，降低到9億度這個關鍵節點的。

正是在這個節點上，還有占原本中子數四分之一的中子活了下來、還有四分之三的中子衰變成了質子，所以後續有了宇宙的一切。

3分28秒這個時間，地球上其實從沒有人寫過，倒是有一個溫伯格的地球大科學家，算過一個3分46秒的數字。

（這個溫伯格也是諾貝爾物理學獎得主，在地球上，他拿諾獎比發現宇宙微波背景輻射的彭齊亞斯等人，晚了一年。因為他逆推宇宙起源降溫速度的運算，是需要依託對宇宙微波背景輻射的觀測的。所以，顧玩也選擇了在觀測到了最新最低的宇宙微波背景輻射后，進一步做後續反演逆推計算。）

如果顧玩的書就寫到這裏為止，那麼他也不會比地球上的溫伯格更牛逼。但問題就在於，他寫的遠不止到這一步。

他的結論之所以跟溫伯格不同，是因為他加入了其他輻射擾動變數。顧玩不僅僅是算了對宇宙微波背景輻射的反演，還加入了其他反物質、黑洞輻射誤差等最新成果的反演。

當然，具體還不止這些。其實這裏面還有更多無法在幾萬字篇幅以內說清楚的干擾量。

一言以蔽之，除了地球人當年需要用哈勃太空望遠鏡觀測后、才因為宇宙膨脹速度觀測重大誤差，而提出的「暗能量」誤差，沒法被顧玩算到擾動變數裏面以外。

其他不依託超先進實驗儀器、觀測設備、純靠理論腦補就能歸納出來的干擾變數，顧玩都算進去了。

而且過程很清晰，基本上是加一道變數重新算一次，讓人感受物理的美學。

至於「暗物質和暗能量」，他只能暫時預言性地提一筆，諸如「如果未來發現宇宙膨脹速度與目前我們的認知量計算結果有誤差，那麼上述一切計算都得推倒重來，我們要隨時準備好接受新的發現，並及時定義那些未知的物理量」云云。

到了這一步，他這部新的科普專著，已經極為紮實了，甚至還埋下了更多立帖為證的坑。

就等將來世界證明他的偉大，

或者哪年他自己開個航天公司，自己花上20億美元弄個軌道太空望遠鏡，類似地球人的哈勃那種。

那樣他就可以自己證明自己的偉大。

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