遗憾的是，后来哥德尔就再也没有发表宇宙学的研究工作了。他的注意力转向了逻辑学和哲学中最最艰涩的问题。宇宙学家们花了大量时间，想要了解他是如何找到这个解的，但哥德尔没有留下任何线索。真是个科学怪人。
第6章
稳态宇宙理论对决大爆炸理论
一旦有人从太空中拍摄到了地球的照片，我们就将在情感上攀上一个新的境界……一旦地球在宇宙中的孤立位置广为人知，那么无论是什么国籍、什么信仰的人，都会获得一个强有力的新观念，它和历史上的任何观念相比都毫不逊色。而且依我看，不远的未来的这种发展可能会带来益处，因为它必然会越来越使国家间的纷争显得徒劳无益。或许，新的宇宙学正是会以这种方式对整个社会的组织结构造成影响……在一位翱翔于太阳系的旅行者看来，地球的全景要比其他行星波澜壮阔得多。
——弗雷德·霍伊尔＇1＇
亘古不变的宇宙
作为一个科学家，我完全不相信宇宙开始于大爆炸的说法。
——阿瑟·爱丁顿＇2＇
1948年，人类世界开始从历史上最具破坏力的战争中逐渐恢复。在和平时期，许多科学家重新拾起了从前的工作，而另一些科学家则投入了军事技术的研究，如雷达和核物理，当然不是为了战争，而是纯粹为了科学的目的。战争时期建立起来的亲密友谊和密切合作，往往为日后的科学研究埋下了种子。现代宇宙学中三个响当当的名字就是一例：赫尔曼·邦迪（Hermann Bondi，1919～2005）、弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle，1915～2001）和托马斯·戈尔德（Thomas Gold， 1920～2004）。邦迪和戈尔德都出生在维也纳，经过不同的历程后又都进入剑桥大学继续深造。邦迪在学生时期就表现出了超常的悟性，早在1936年的时候，就有人把他介绍给了爱丁顿，当时这位杰出的科学家正在奥地利首都访问。这个16岁的男孩给爱丁顿留下了深刻的印象，于是爱丁顿就帮他申请去剑桥的三一学院留学。戈尔德并不像邦迪那样从小就野心勃勃，要在学术上大展宏图，而是在父亲的坚持下，才于1937年考上了剑桥，学习工程学。战争爆发以后，由于国籍是敌国的原因，他们俩都被暂时关进了贝里圣埃德的军事基地，然后又在魁北克关了15个月，他们就是在那儿认识的。1942年，他们被放回了英国，戈尔德加入了海军部的雷达研究小组。这个小组由霍伊尔领导，基地设在苏里市的卫特里。在那一阶段的军事研究中，戈尔德做出了一些重大成就，例如他发明了战船登陆的雷达导航系统，在诺曼底登陆时派上了用场，又发现了德国的 U型潜艇不用上浮，就可以用一根管子在水下获取空气。
霍伊尔在英国走的是一条传统的教育之路，他从宾格利文法学校毕业后进入剑桥，在那里，这个优秀的毕业生不情愿地成为了一名研究生，而他的导师也同样地不情愿，因为这位导师就是寡言少语的保罗·狄拉克。霍伊尔称他们俩是天生一对，一个是不想要导师的学生，一个是不想要学生的导师。一开始，霍伊尔突击学习了核物理学和量子力学，但后来他的兴趣又转移到了天体物理学的新课题。他相信了朋友瑞·利特列顿（Ray Lyttleton）的话，天体物理学里充满了令人着迷的未知难题，也缺少像狄拉克那样的天才人物。
邦迪、戈尔德、霍伊尔在结束战时工作后都回到了剑桥。邦迪和霍伊尔都研究天文学，在天文学界已经小有名气。戈尔德研究的是完全不同的东西，他成了一名生物物理学家，研究人类的听觉，并把他在霍伊尔小组研究信号时的经验运用到了新的工作中。他使用了一种特殊的、不借助数学的方法，这让行内的专家大惑不解。尽管这项成果＇3＇让戈尔德在剑桥大学争取到了一个职位，但在当时的医学界并没有掀起大风大浪。直到20世纪70年代，人们才发现耳蜗内的一种反馈机制确实能产生额外的声音共振①，戈尔德的预言验证了。
① 戈尔德发现，考虑了内耳中的液体产生的阻尼之后，理论上预言的耳蜗共振强度与实际的不符。因此他假设，人体内有一种反馈机制能够抵消这种阻尼的影响。
——译者注
从那时起，邦迪、戈尔德和霍伊尔开始关注宇宙学的进展。邦迪对广义相对论产生了兴趣，并很快发现了不均匀的宇宙模型，这是托尔曼早在20世纪30年代就已经发现了的。但是当三人调研了相关文献，并且在吃饭和喝茶的时候进行了大量讨论以后，他们都觉得勒梅特膨胀演化的宇宙模型不能令人满意，尽管这个模型曾让整个天文学界大为赞叹。勒梅特的宇宙从过去某个时刻开始膨胀，持续不断地演变，并注定会变成一片荒芜的不毛之地，这让他们非常沮丧。
顺着爱因斯坦的思路，他们也假设宇宙从大体上看是均匀的，但他们不相信宇宙的过去和现在有什么不同，也不相信将来会有什么不同。为此，他们提出了一个非常新颖的宇宙模型：宇宙从古至今、从头到尾都是一样的。米尔尼把爱因斯坦关于宇宙的物质均匀分布的假设叫做宇宙学原理。而宇宙从古至今都是一个模样是一个更强的限定，邦迪、古尔德和霍伊尔把它称为完全宇宙学原理。
他们提出的这种原理，并不是说宇宙是静止的，而是说宇宙时刻处于稳态。他们知道，天文学观测表明宇宙在膨胀，因此不可能处于静止状态。但这并不意味着宇宙不可能永远都一样。设想一条大河稳稳地流过，如果你盯着河面上的一点看，就会发现大体上没有什么变化。“宇宙也可以这样吗？”他们这样问自己。
他们希望无论何时，宇宙从平均上看都是一样的。局部上可以存在一些小变化，不断有恒星和行星在形成，然而宇宙所有的总体性质（膨胀的速率、星系和恒星形成的速率、物质的密度、辐射物质的温度）平均而言，在任何时刻都是不变的。这与膨胀宇宙的标准模型迥然不同。在这些标准模型中，宇宙过去的物质密度和温度都非常高，随着宇宙年龄变大，膨胀的速率也逐渐下降，最终会走向一个冰冷的、没有生命的未来（被误称做“热寂”）或一个灾难性的“大塌缩”。在弗里德曼和勒梅特的宇宙模型中，宇宙的过去和未来有着天壤之别。
为了能够严格地满足完全宇宙学原理，1948年，邦迪、戈尔德和霍伊尔（图6。1）提出了一个激进的新想法：如果要让宇宙膨胀，又要始终保持宇宙的物质密度不变的话，唯一的办法就是要有新的物质不断冒出来，这样才能抵消宇宙膨胀对物质密度的稀释作用。
这个想法听起来就像天方夜谭，但他们辩解道，相比其他宇宙学模型提出的，所有的物质奇迹般地在一瞬间同时冒出来的想法，这已经不算什么稀奇的了。如果新物质真的会不断地产生的话，它们就有可能被物理学家探测到。要保持宇宙密度不变，所需要的新物质生产率非常非常微小——大约是每百亿年从每立方米的空间中产生出一个原子。这个生产率太小了，远远超过任何实验所能直接探测的范围。没有任何一个物理实验室能制造出平均密度像宇宙那么小的真空。然而，尽管你不能指望直接探测到新物质的产生，这个理论也远没有超出天文学观测的检验能力。恰恰相反，这个理论做出的大量言之凿凿的可检验的预测，都被天文学家用观测数据否定了。
图6。1 1960年左右，托马斯·戈尔德（左）、赫尔曼·邦迪和弗雷德·霍伊尔（右）在剑桥的一次会议中
假如宇宙的总体性质真如他们所说，从古至今都没有变过，那么当我们向太空极目远眺（于是会看到很久很久以前发出来的光）时，应该发现宇宙任何时候看起来都一样。不可能存在一个这样的时间段，期间星系开始形成，而在那之前，宇宙中还没有任何星系。20世纪50年代，越来越多的证据推翻了这个重要预言，让人们逐渐从稳态宇宙理论中清醒过来。射电天文学家说，星系发出的无线电波并不是普遍存在于宇宙过去的任何时期。后来，人们发现了一种叫做类星体（全称是“类星射电源”＇4＇）的新型发光天体，能从像太阳系这么小的区域内发出有如整个银河系大小的能量，这给稳态宇宙模型提出了新的难题。所有类星体似乎都与我们保持特定的距离，这说明它们形成于宇宙历史上一个短暂的特定的时期。稳态宇宙模型无法解释这个现象，而在弗里德曼和勒梅特的演化宇宙中，这个现象非常自然，这表明当宇宙膨胀到一定时期，各种条件成熟了以后，星系、射电源和类星体这样的天体就开始形成了。
当时没有人注意到，这其中有一个奇怪的巧合。在弗里德曼–勒梅特宇宙模型中，宇宙的膨胀速度大约是宇宙年龄的倒数。在稳态宇宙模型中，膨胀速率和宇宙年龄没有任何关系，因为宇宙的年龄无穷大——宇宙一直都存在。稳态宇宙的膨胀速率可以任意取值。实际上这无关紧要。因此，宇宙实际膨胀速率的倒数，跟太阳这样的典型恒星的年龄相近，在稳态理论中完全是巧合。然而，在弗里德曼和勒梅特的演化宇宙模型中，这件事完全是自然而然的。先有恒星，才能有天文学家。于是我们可以设想，当我们观测宇宙的时候，宇宙的年龄已经足够大，足以让恒星安顿下来，并把燃烧氢元素的核反应也稳定下来（需要大约一百亿年）。这样，我们就会发现，宇宙的膨胀速率接近于恒星年龄的倒数。①
① 哈勃常数表示宇宙膨胀速度的大小，量纲是速度（千米每秒）除以距离（百万秒差距），因此哈勃常数倒数的单位是时间。在许多演化宇宙的模型中，哈勃常数的大小往往和逝去的时间呈反比，因此其倒数接近宇宙的年龄和恒星的年龄是非常自然