第20章 自己证明自己的伟大

云卷云舒，三个月的计算与论文撰写时间倏忽而过。

那一天，在南加州阳光下，顾玩跟妻子提到的那些计算性论文，以及后续的科普专著写作，已经初步完成了。

论文在七月份的时候，就已经全部投递出去，并且进行了答辩。

后面的一个多月，顾玩集中了全部时间，撰写那部科普专著，还把如今刚刚在国内中央科大读完大三的工具人妹妹李双叶，趁着暑假抓来了美国。

每天给妹妹提供好吃好喝好玩地供着，换取她帮顾玩打工写书。

李双叶也是痛并快乐着，毕竟哥哥提供的享乐条件非常之优渥，每天几乎是在女仆的服侍下衣来伸手饭来张口，写累了还可以预约接出门兜风，或者在家找个按摩师帮忙按摩。

痛苦的来源么，自然是约稿太多了，哥哥上次安排她写的黑洞题材科幻都还没彻底写完，又要搞科普专著了。

不过，有个既要马儿跑，又给马儿猛吃草的老板，总比那些不给吃草的要好，李双叶本来就对这项事业挺感兴趣，也就甘之如饴了。

“哥，嫂子，看下这版的稿子，这可满足你要求了么？”

七月底的一天，李双叶在哥哥的海景大别墅里冲刺性写了一天后，深夜时分，终于把完整的稿子丢到了顾玩案头。

顾玩扫了几眼，就丢给坐在对面的麻依依，脸却朝向李双叶吩咐：“让你嫂子看，我看没用，要她这种外行人看了都觉得看得懂，有趣，那才能卖座，能起到吸引真正读者的效果。”

地球上霍金的《时间简史》看起来卖了好几百万册，但不得不承认的是，至少七八成买书的人，根本没看那本书，他们买书就是拿去装逼的。

尤其是大量打肿脸充胖子的社交系文科生，摆在案头，显示自己有买这么高逼格的书，或者买来后发条朋友圈分享一下，然后那么艰涩的物理学术著作就丢在那儿吃灰了，根本不去看。

谁要是真把《时间简史》的销量当成看这本书的实际读者群规模，从而觉得科普也是一门有赚头的生意，那就大错特错了，要吃亏的。

麻依依面对老公的不给面子，也是微微有些使小性子：“你要外行都能看得懂，那找我还不够，姐好歹也算是学霸了。

你应该找家里的女仆，那才算真正深入浅出、通俗易懂嘛。人家白居易写诗还追求老妪能解呢，你怎么不跟白居易看齐？”

顾玩知道自己说错话了，稍微肢体语言安慰了几句，就让妻子住口了。

麻依依挣扎不依了几下，最后还是撒够气了，乖乖开始读稿子。

“……根据宇宙学家的观测，我们今天的宇宙的化学元素构成比例，大约是氢元素占宇宙中总原子数量的73%左右，氦原素占大约23%，而后续锂铍硼碳氮氧等一切更重的元素全部加起来，也不过是4%~5%。

这个元素构成比例，让我们这个宇宙达成了今天这个样子。让恒星得以汇聚并开始持续、温和地进行核聚变并辐射出能量，让类地行星得以形成并环绕恒星，最终进化出生命。

我们不禁要问，为什么会是这个比例？这是巧合还是必然？如果让宇宙重来一次，还会是这个比例吗？还会形成今天的世界吗？生命的诞生，有没有其先决条件的充分性？”

导言写得倒是很危言耸听，而且小学生都能听得懂，至少知道这本书要讨论的是

什么，现状如何。

麻依依觉得这部分没问题，就继续往下看专业的部分。

“宇宙中氢元素与氦原素的比例，乃至于其他比氦更重的元素的比例，最底层的决定法则，在于宇宙中质子与中子的比例。

众所周知，标准的氦原子核是由两个质子加两个中子构成的，而标准氢原子是由一个质子、没有中子构成的。氦原子需要1比1的中子与质子，氢原子只需要质子。

至于比氦更重的元素，在宇宙创世之初并不可能存在，因为它们都是恒星诞生后由于超高压核聚变反应产生的。在宇宙刚诞生的时候，那里只有辐射，只有高热和膨胀，引力和压力都是次要的，所以还轮不到核聚变登上宇宙的舞台。

而第一颗恒星的诞生，距离宇宙刚刚诞生已经很遥远，是宇宙已经足够冷却后的产物，也就不在宇宙创世的讨论范围内。

所以，问题的核心回到了那个最简洁的表述：宇宙创世之初，为什么氢原素和氦原素的总质量比例，近似接近3比1？为什么那个时刻，质子与中子的比例，接近7比1？”

读到这儿，麻依依稍微心算了一下，确认数字没问题。

（氢是纯质子，所以3份氢就有3份质。氦是质子中子对半分，所以1份氦的质量可分解为0.5份质和0.5份中。因此氢氦相加后，质子中子是3.5份比0.5份，也就是7比1。）

“这就要从中子的生死存亡法则说起了。众所周知，中子在没有被固定到原子核里的时候，以自然游离态存在时，是极为不稳定的，会自动释放出一个电子，然后其本体衰变为一个质子。

而且这个过程自然状态下并不可逆，也就是不带电的中子会衰变成一个带正电荷的质子，与一个代负电荷的电子。而带正电的质子与带负电的电子，却没法重新自发合成中子——这就是原子物理上常说的β衰变。

不过，自然状态下上述衰变不可逆，却不代表宇宙之初时也不可逆——在宇宙刚诞生的0.1秒后，当时宇宙的温度高达1000亿度，在那样的环境下，电子会因为所携带能量过于巨大，而呈现‘强电子’的状态，这种强电子在撞击质子时，是可以做到与质子重新融合，变成中子的。

所以，如果宇宙一直保持1000亿度的高温，那么那儿的质子与中子应该能永远保持五五开的比例，而不是现在的七比一。后续之所以不可逆了，是因为宇宙快速冷却了，无法保持一千亿度或者至少几百亿度的高温，仅仅十几秒钟后，温度就下降到了几十亿度，上述强电子与质子重新合成中子的自然逆向衰变，再也无法发生。

到了这一步，问题也就进一步转化了：从中子开始批量因β衰变而‘死亡’、转化为质子开始，到宇宙的温度降低到足以产生稳定的原子核之前，还能活下来多少个中子？”

麻依依读到这儿，书的第一部分的梗概大致就看完了。

很宏大，后面第二部分则是各种严谨的计算。

顾玩在书里演算了质子和中子能够组成氦原子核时，所需的温度——在之前1000亿度到几十亿度的时候，原子核都是没发存在的。因为太热了，基本粒子运动太剧烈了，原子核根本没法存在，因为束缚不住，会被质子和中子挣脱。

原子核要存在，需要的上限温度是9亿度。

也就是超过9亿度，所有原子都会崩，都无法以原子

态存在，只能以离散的质子中子电子等基本粒子态存在。

后续内容的核心，也就推演到了对“从宇宙温度降低到不足以支持贝塔衰变逆向进行，到进一步冷却到9亿度，花了多长时间。而在这段时间里，多少中子完蛋了”的计算。

贝塔衰变的平均周期是15分钟。也就是说，如果当初宇宙在分别降温到这两个温度的时间点之间的间隔，超过15分钟，那么宇宙中所有的中子就都阵亡了，或者说只有忽略不计的极少数存活下来。

今天的世界，将是一团纯质子、纯氢原子的世界，别的什么都没有。

但幸好，宇宙降温到上述两个温度的时间点之间的间隔，没有15分钟那么久，所以这个世界有一部分中子幸存下来了，也就有了元素周期表后面的所有元素，而不是只有一个单一氢元素。

星系，星球，文明，都应该感谢宇宙降温速度够快的不杀之恩。

书中计算的过程很繁琐，最后顾玩初步计算出了一个大约3分28秒的时间，认定宇宙是在诞生后的3分28秒左右，降低到9亿度这个关键节点的。

正是在这个节点上，还有占原本中子数四分之一的中子活了下来、还有四分之三的中子衰变成了质子，所以后续有了宇宙的一切。

3分28秒这个时间，地球上其实从没有人写过，倒是有一个温伯格的地球大科学家，算过一个3分46秒的数字。

（这个温伯格也是诺贝尔物理学奖得主，在地球上，他拿诺奖比发现宇宙微波背景辐射的彭齐亚斯等人，晚了一年。因为他逆推宇宙起源降温速度的运算，是需要依托对宇宙微波背景辐射的观测的。所以，顾玩也选择了在观测到了最新最低的宇宙微波背景辐射后，进一步做后续反演逆推计算。）

如果顾玩的书就写到这里为止，那么他也不会比地球上的温伯格更牛逼。但问题就在于，他写的远不止到这一步。

他的结论之所以跟温伯格不同，是因为他加入了其他辐射扰动变量。顾玩不仅仅是算了对宇宙微波背景辐射的反演，还加入了其他反物质、黑洞辐射误差等最新成果的反演。

当然，具体还不止这些。其实这里面还有更多无法在几万字篇幅以内说清楚的干扰量。

一言以蔽之，除了地球人当年需要用哈勃太空望远镜观测后、才因为宇宙膨胀速度观测重大误差，而提出的“暗能量”误差，没法被顾玩算到扰动变量里面以外。

其他不依托超先进实验仪器、观测设备、纯靠理论脑补就能归纳出来的干扰变量，顾玩都算进去了。

而且过程很清晰，基本上是加一道变量重新算一次，让人感受物理的美学。

至于“暗物质和暗能量”，他只能暂时预言性地提一笔，诸如“如果未来发现宇宙膨胀速度与目前我们的认知量计算结果有误差，那么上述一切计算都得推倒重来，我们要随时准备好接受新的发现，并及时定义那些未知的物理量”云云。

到了这一步，他这部新的科普专著，已经极为扎实了，甚至还埋下了更多立帖为证的坑。

就等将来世界证明他的伟大，

或者哪年他自己开个航天公司，自己花上20亿美元弄个轨道太空望远镜，类似地球人的哈勃那种。

那样他就可以自己证明自己的伟大。

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