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摘要：长期以来，老子宇宙观并没有得到知识性的注解。在科技昌明的时代，尝试用宇宙大爆炸理论、量子理论、天文观测资料，可以对老子宇宙观中的道生万物、大道无形、宇宙循环、有无相生等观点作出较好的科学诠释。从这个意义上说，老子的宇宙思想在现代科学中得到了某种程度上的继承和发展。
关键词：老子；宇宙观；科学；宇宙学；量子
中图分类号：B223.1文献标识码：Ａ文章编号：１００３－８５４Ｘ（２００8）08－００67－０5
《老子》是一本千古奇书，历代注家万千，遍及哲学、宗教、天文学、玄学、军事、养生、气功、政治学、社会学等领域，然观点各异，心得不同。特别是由于人类文明进程的时空所限和中华文明的人文偏好，老子思想中蕴含的宇宙观并没有得到应有的重视和理解，用现代科学的眼光来看《老子》，将有意外的收获。
老子的宇宙观概括起来主要有四个方面：道生万物的观点，大道无形的观点，宇宙循环的观点，有无相生的观点。令人倍感惊异的是，老子的宇宙观在很大程度上可以找到现代科学的依据，或者说现代科学理论的发展暗合了2500多年前老子的玄思，我们似乎可以从《老子》隐晦的词句中找到尖端科学研究对象的理论原型。
一、道生万物：大爆炸理论的解释
“道”是老子哲学的核心概念，老子认为道是天地万物的根本，宇宙是由道而生的。他说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”（《老子》① 42章，以下引用仅标章序）老子的道本论不但使天地万物、人间事物在理论上得到了逻辑统一美，且具数学简单美。道生一，一之后再生二，二再生三，如此无穷以致万物生成。
很多注家和学者喜从数量上描述道生万物（就像自然数一样，从1逐级到N乃至无穷），认为道生了一，再逐渐衍生二、三乃至万物来。笔者认为，此处老子应有另一层涵义，“一”、“二”、“三”不仅仅具有“量”的意义，主要是“质”的意义，对应于物质系统构成的不同层次和级别。用现代科学的观点看，“一”可以代表宇宙创生极早期混沌未分的“奇点”，“二”可以是稍后早期形成的基本粒子，“奇点”暴胀之后形成了基本粒子，于是有“一生二”之说；“三”可以代表由基本粒子构成的多种元素，元素是基本粒子构成的，于是有“二生三”之说；元素形成后，万物的材料都已经齐备了，于是有“三生万物”之说。当然，上述的解释只是笔者尽量模拟老子在宇宙创生问题上的某种思路。若按宇宙大爆炸理论，老子的宇宙观可以得到比较满意的诠释。
宇宙大爆炸理论认为，大约在137亿年前有一个没有体积的“奇点”，“奇点”有着极高的温度和密度，发生大爆炸以后，时空形成，物质膨胀而演化，最终形成今天的宇宙。宇宙大爆炸理论不是凭空产生的，而是基于当时天文观测的疑难问题：红移现象。早在20世纪20年代时，就有一些天文学者观测到红移现象。美国天文学家哈勃经过大量的观察和计算，总结出星系谱线红移距离与速度成正比的规律，即所有星系都在远离我们，且距离与速度成正比。30年代勒梅特首次提出了宇宙大爆炸设想，他认为整个宇宙最初聚集在一个原始原子中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，逐渐膨胀形成了今天的宇宙。40年代伽莫夫等人正式提出了比较完善的宇宙大爆炸理论，由于伽莫夫等人做了较好的理论宣传以及理论本身有较好的解释效果，人们才开始逐渐关注宇宙大爆炸理论。上世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型不断完善并得到一些观测数据的证实，使该理论成为现代宇宙学的主流模型。该模型的最大优点是可以直接解释天体的红移现象，此外该模型的理论预言，即宇宙中氢、氦各占25％和75％的丰度值，宇宙背景辐射3K的温度值以及背景辐射的“涟漪”现象，都已被试验所证实。据2000年英国《自然》杂志介绍，科学家们称他们又发现了宇宙大爆炸理论的新证据：数十亿年前的宇宙背景辐射比现在的要高，这说明宇宙背景辐射在逐渐降低。
应该说，大爆炸理论还不是完美的理论，一是其证据还不是十分全面。二是它无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原因机制是什么。三是大爆炸理论越来越多地依赖一些新的假设来支持自己的基本假设。
看来，大爆炸宇宙模型的困难在于对源头的追求，这些问题实际上已经超越科学研究的框架，转入到哲学的领域中来。对宇宙源头的追问，科学总是在“形而上”和“形而下”之间徘徊。老子“道”生万物的观点是否暗含着某种有益的启示，我们将拭目以待。
二、大道无形：暗物质、暗能量的探索
“道”可以创生万物，那么究竟什么是“道”呢？“道”是如何存在的呢？它有何特征呢？
老子解释说：“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。吾不知其名，字之曰道。”（25章）道是混沌的，在天地诞生之前就存在了，它是独立永恒的存在，万物由此而生，但是万物并不能改变道的存在，道具有周期性的节律。老子似乎体悟到了道的某种特质，却无法说清楚这究竟是什么，“吾不知其名”，只能勉强地“字之曰道”了。看来，道是对宇宙本原的一种勉强称谓而已，其本质很难言表，正所谓“道可道，非常道”（1章）。
万物由道而生，但我们无从认识道的面目，因为道并没有物质常有的特征，老子勉强把这种情形用“微”（看不见）、“希”（听不见）、“夷”（摸不着）来描述，所谓“视之不见，名曰微；听之不闻，名曰希；搏之不得，名曰夷”（14章）。对于一种无色、无声、无形的东西，我们如何形容呢？老子认为“道”很诡秘，它“无状之状，无物之象，是谓惚恍。迎之不见其首，随之不见其后”（14章），处于阳明与阴暗之间，朦朦胧胧，似有还无，难以名状。
常识告诉我们，人类不能在短暂的历史中遍识宇宙中所有事物。不幸的是，宇宙学目前遭遇到了这种尴尬的情况，天文观测和计算表明，宇宙中存在着大量未知的“暗物质”、“暗能量”。早在1915年，爱因斯坦曾用他的相对论和有限封闭宇宙模型来估算宇宙总质量，照今天看来，他估算的宇宙物质平均密度的理论值大约是可观测的宇宙物质密度的100倍。1930年，天文学家兹威基发现，在星系团中可见的星系只占总质量的1%以下，兹威基的工作间接证明了爱因斯坦的估算。1970年以来，物理学家古斯和林德等人又进一步提出了暴胀宇宙论，该理论认为宇宙的总质量应接近于宇宙临界质量，即约为目前观测到的宇宙质量的十倍。2006年初WMAP公布了对宇宙微波背景辐射精确测量三年的结果，它告诉我们，宇宙中普通物质只占4%，20%的物质为非重子暗物质，76%是暗能量②。
暗物质、暗能量虽不能被直接探测，但可以通过与可见物质的间接作用来证明。几十年来，人们对宇宙中各种星系的运动情况进行了测量，发现几乎所有星系中星云的运动速度都不随半径而改变，若按照可见物质量来计算，这种星系旋转速度属于反常现象。可能的解释只有两个：要么物理学定律出错，要么存在未知的物质或能量。科学经验告诉我们，物理学定律在宇宙中是具有较好的普适性的，于是暗物质、暗能量自然成为科学重点探讨的对象。
那么，暗物质究竟是什么成分呢？通常有以下几种方案可供选择：
一是重子。根据宇宙大爆炸理论和天文观测的数据可以获知，宇宙中的重子密度应大于可见物质密度。但由于重子密度仍然小于宇宙物质密度，所以，若把重子判定为暗物质，则依然没有足够的质量充填，最多只能算作暗物质的一种类型。
二是中微子。根据宇宙大爆炸理论，大爆炸残骸中除了质子、中子和电子以外，最主要的粒子就是中微子。由于中微子十分稳定，因此大爆炸所产生的大量中微子至今仍应充满整个宇宙空间。但由于中微子的质量非常小，它对宇宙密度的贡献较小，因此它最多也只能算作暗物质的一种小的成分。
三是轴子(Axions)。轴子是近年来一种理论上假想的玻色子，其质量没有限定域，但一些高能物理实验已初步显示：若存在轴子，其质量是很小的。因此，轴子不可能是暗物质的主要成分。
四是弱相互作用重粒子（WIMP）。目前最有希望的暗物质候选者是超对称理论所预言的具有超对称特性的一类粒子，其中最稳定的是一种中性、重质量的弱相互作用粒子，人们通常称它为弱相互作用重粒子。目前中国和意大利两国科学家合作组DAMA正在进行着各种实验，试图找到这种暗物质粒子。据报道，2004年该小组在阿尔卑斯山脉下一个山洞里寻找到这种粒子可能存在的初步证据，其质量约为质子的50倍。这种粒子若大量存在，则最有可能就是宇宙中暗物质的主要成分了。
暗物质目前只是停留在假说阶段上，其验证尚待时日。当然我们可以推测，宇宙中一定存在着许多不发光的天体如暗星、行星等，星际可能弥漫着大量尘埃。问题是，所谓的暗物质太多了，大大超出了理论允许的范围。所以说，如果暗物质确实存在，它在宇宙中的地位和作用将比可见物质更重要。
更为棘手的是暗能量问题。暗能量是近年宇宙学研究的一个非常复杂的事物，它可能是宇宙学常数（1917年爱因斯坦为建立一个静态的宇宙模型而引进的常数），其中包含巨大潜在的真空能，这种能量可以左右宇宙的演化进程；也可能是一种变化的动力学场的能量（类似的能量如Quintessence精质，Phantom幽灵，Quintom精灵等）。目前天文观测显示宇宙学常数作为暗能量与实验数据基本一致，如果加速膨胀是由真空能引起的，那么宇宙将有可能永远膨胀下去。如果暗能量是动力学的，则宇宙未来将可能有更多不同的结局。暗能量问题依然不能得到满意的解决，人们等待着下一个伟大理论的诞生。
有学者认为老子的“道”暗示一种网状的宇宙结构③。老子说：“天网恢恢，疏而不失”（第73章），据此认为天的网状性是对道的连绵不断、疏密有间的反映。
总之，老子“大道无形”的思想告诉我们一个简单的道理：“道”无任何特征，其机制更无从探索，因此在探索宇宙本原问题上，现代科学将会遇到不可克服的理论困难。
三、宇宙循环：黑洞、白洞的思考
我们的宇宙将如何演化？1924年，弗里德曼从理论上论证了宇宙的两种状况：或膨胀，或收缩。按照目前的理论分析，宇宙有三种不同的结局，第一种是开放宇宙（无限伸展且永远膨胀下去），第二种是闭合宇宙（有限且终会收缩到一次大坍缩），第三种是临界宇宙（介于前二者之间，可能持续膨胀）。我们的宇宙究竟是闭合的还是开放的，宇宙的物质密度ρ起关键的作用。若密度足够大，引力场足够强，宇宙膨胀到某时将会收缩，它的曲率是正的，这就是闭合宇宙。反之，曲率为负，就是开放宇宙，它将永远膨胀下去。若密度恰好处于临界点，曲率为零，它也将膨胀下去。宇宙究竟将如何演化下去，无论从观测资料还是理论模型来看，目前均难有定论。
然而，老子的答案非常明确：膨胀的宇宙终将回归。
老子宇宙观的基本图景是循环的，老子在界定“道”的“先天地生”实质的同时，进一步描述“道”支配下的宇宙运行特征：“独立而不改，周行而不殆”（25章），宇宙具有不断周期运行的特征。又说：“大曰逝，逝曰远，远曰反。”（25章）这里的“大”应指当前宇宙，即宇宙的运动是一个不断扩大（宇宙膨胀），不断远逝而去（哈勃红移现象），膨胀到一定临界点后最终将返回（闭合宇宙）。
这样，我们就从老子那里得到一个完整的宇宙的演化图景：在道的作用下，从“无”中生出“一”、“二”、“三”乃至万物，同时宇宙在不断膨胀，当膨胀到一定程度又回归到初始状态，宇宙在一次大循环中完成自己的生命周期。从老子的哲学旨趣看，闭合宇宙和他的哲学思想在逻辑上是一致的。他说：“万物并作，吾以观复。夫物芸芸，各复归其根。归根曰静，静曰复命。”（16章）在他看来，万物都将归根，回归到原来的出发点。老子这种循环论思想，不仅表现在他的天道观中，也表现在返朴归真、“复归于婴儿”的人道观中。
宇宙大爆炸理论作为宇宙诞生的模型比较成功，但是该理论并不能解释宇宙诞生之前的情形，也不能描述宇宙将来的演化结局。黑洞理论似乎为我们解决宇宙的来龙去脉提供了一种思路。
所谓黑洞，原指看不见的物质。按照相对论，质量会造成时空弯曲，如果某物体的引力场大到使其周围时空完全弯曲成一个闭合的球面，则任何东西都无法逃逸，该物体周围将看不到任何光线，看起来像个黑洞，黑洞的闭合空间使它与外界隔绝开，成为一个相对独立的小宇宙。
人们不禁要问，黑洞和宇宙大爆炸模型有何关联性？在笔者看来，至少有以下几点值得思考：一是黑洞的坍缩过程与宇宙的诞生过程具有逆向反演的特征。二是黑洞数目众多，遍布宇宙深处，具有相当的普遍性。三是理论上存在一种大黑洞，它不断地吞噬周围的恒星或星系，质量在增加，体积却在塌缩，最终使其中心部位形成一个点，当这个点收缩到某临界值，引力与斥力就会达至相对稳定的平衡状态，即所谓的“奇点”状态。“奇点”内部时间是停止的，但相对外部来说，该状态持续时间较短，容易导致大爆炸，向周围抛射强大能量，黑洞转而成为了白洞。白洞抛射了大量的物质和能量之后又可能收缩成黑洞，黑洞可能吸收周边物质后又要发生大爆炸，变成白洞，白洞又可能收缩成黑洞，如此循环反复。这似乎是一个小型宇宙的循环模式。
实际上，许多科学家认为，宇宙存在膨胀——收缩——膨胀的反复循环的可能，其间夹杂着小宇宙（黑洞—白洞系统）的局部循环。若按照这种思路，我们完全可以假设宇宙的物质最初是由一个奇点爆炸产生的，最后也可以收缩成一个奇点，只不过其过程是更加漫长而复杂的。
从局部看存在三种阶段性循环：第一种循环是宇宙暴胀之后，第一批弥漫粒子在万有引力作用下凝聚成星系团、星系、恒星等系统，通常恒星要分别经历氢聚变反应的主序星阶段和氦聚变反应的红巨星阶段，此后处于不断爆炸—收缩的振荡状态，重元素逐渐产生，每一次爆炸都要抛射大量的物质和射线，外围物质可能成为星际弥漫物质，内核物质根据其质量多寡将可能继续变成致密的白矮星、中子星乃至黑洞。第二种循环是恒星后期爆炸抛射出来的第二批星际弥漫物质，在引力作用下可能重新凝聚成星系、恒星，于是又开始新一轮的恒星演化。值得一提的是，地球上的重元素都不在太阳系内产生，显然，这说明我们的太阳系是第二次循环的产物。第三种循环是对于质量密度比较大的星系团，一旦形成超大型黑洞，则星系团的演化进程可能会被超大黑洞所改变，黑洞不断吞噬周围物质，最后在一次超新星爆发中把物质抛向遥远的宇宙深处。在《老子》中，我们似乎看到老子隐隐约约在描述一种不断生长的宇宙景象：“渊兮，似万物之宗；挫其锐，解其纷，和其光，同其尘；湛兮，似或存”（4章），以及万物在源源不断生成的过程：“玄牝之门，是谓天地根。绵绵若存，用之不勤。”（6章）
从结构看存在两个层次的宇宙循环：大宇宙循环和小宇宙循环。大宇宙是相对于宇宙整体而言的，小宇宙是相对于局部星系或星团而言的。二者的关系是，大宇宙决定小宇宙，小宇宙反过来也可能影响大宇宙的进程。当大宇宙处于膨胀相时，小宇宙有分裂的可能性，且不易形成高密度星团。当大宇宙处于收缩相时，小宇宙之间更容易相互兼并而扩大规模。每一个小宇宙是相对独立的体系，其循环周期因质量分布不同而有很大差异。小宇宙的“节律”会出现“相干”情况，影响大宇宙的演化进程。反过来，大宇宙的演化进程也会制约众多小宇宙的“节律”。
需要特别说明的是：
（1）收缩相和膨胀相并不是严格对称反演，也不存在时间的逆流。
（2）大宇宙和小宇宙是相比较而言的，实际上不排除更多宇宙层级的可能性。
（3）上述的宇宙循环讨论仅限于目前已知物质而言，对于暗物质、暗能量，则可能存在更深刻的宇宙循环机制，有待于科学进一步的探索。
宇宙循环运动规律并不否定宇宙在一定阶段上的发展倾向，从弥漫物质到星云，从星云到太阳系，从太阳系到地球生态圈，从生态圈到人类，这是物理规律下的必然结果。在宇宙循环的另一个阶段或另一个角落，依然发生着类似的发展进程。恩格斯说得好：“物质在它的一切变化中永远是同一的，它的任何一个属性都永远不会丧失，因此，它虽然在某个时候一定以铁的必然性毁灭自己在地球上的最美的花朵——思维着的精神，而在另外的某个地方和某个时候一定又以同样的铁的必然性把它重新产生出来。”④在这个无限的宇宙循环过程中，任何有限事物都要经历一个产生、发展和灭亡的过程，灭亡不是死寂，它代表着一个新的进程的开始。
因此，宇宙的循环不仅仅是机械的周期运动，而是生灭与循环的辩证统一。若按照老子思想体系来看，现代宇宙学研究的是“有”的范畴，至于如何创生、演化机制、毁灭归宿等问题，则属于“无”的范畴。现代宇宙学和量子理论可以从老子的“无”中找到逻辑依据和理论勇气。
四、有无相生：量子理论的难题
老子说：“反者道之动，弱者道之用。天下万物生于有，有生于无。”（40章）他清楚地说明了宇宙之间“有无相生”的规律。什么是“无”？老子说得很清楚：“无，名天地之始”（1章），“无”表示宇宙生成之前的状态。什么是“有”？“有，名万物之母”（1章），“有”就是万物生成演化的一种状态。
但是“有”和“无”都不是绝对的，其标准是人本身。按照人类认知习惯，凡在色、声、香、味、触等感观范围内的事物，则确定为有，否则只能认为是无。庄子就说过：“凡有貌、象、声、色者，皆物也。”（《庄子·达生》）由此我们可否说，“有”代表可观测的显在世界，“无”代表潜在的世界。潜在世界和显在世界的标准是相对于人而言的，但其客观上也是互相转换的。从认识论角度看，有无概念外延的区别在于认识主体对外界的判决作用。假定物质的存在方式有N种（N个空间维度），则仅当N＝3时，才能被人感知，于是便称之为“有”；当N≠3时，由于可观测的条件已经丧失，物质的存在不能确证，只能定性为“无”。
仔细研究老子的有无之论，“有”的含义比较容易解释，“无”则不然。按照老子的语境，“无”应该有两层含义：一指最高意义上的“虚无”，对应佛教的“空”概念，这是道的本质。二指与“有”相对应的同一层次的存在，是另外一种“有”，从这个意义上说，“有”是显在的“无”，而“无”是潜在的“有”，其逻辑性是自洽的：宇宙生于“有”，反过来“有”将“复归于无”。
在宇宙创生这个问题上，“无”应取第二义。于是，我们似乎可以得出这样的结论，“有”“无”可以归纳为单纯的“有”，也可以归纳为单纯的“无”，二者并不对立，区别仅仅是能否为人脑所“感觉、复写、反映”。在这里，“有”“无”是一回事，“此两者同出而异名，同谓之玄。”（1章）
量子场论认为，量子场是物质的一种重要形态，它具有多种多样的状态，例如激发态和基态。量子场若处于激发态，则有实粒子产生，若处于基态，则实粒子消失，所以处于基态的量子场也称作零场，即通常的真空。从这个意义上说，真空不空，真空也是物质，只不过是另外一种物质形态（潜在的“有”），真空具备多种属性，它蕴涵着无限的生机。所谓真空振荡、真空涨落、真空相变、真空泡沫，就是指真空可以从“无”中创生出“有”的特殊状态。
在探讨宇宙创生问题上，霍金等人发现在宇宙极早期的奇点必须考虑量子效应，由此得出了一个貌似惊人实则老子早已论及的结论：宇宙从无中产生，奇点意味着宇宙从“无”到“有”的量子创生。量子宇宙学认为，奇点是一种无物质、无时间、无空间的状态，这是一种“无”。宇宙产生于“无”这一思想，代表现代宇宙学的最高成就，“无中生有”观念与西方传统思维方式是格格不入的，以至于许多人不能接受它。那么，实物粒子是从何而来呢？霍金认为，从能量中来。能量又从何而来？霍金认为，可以“从宇宙的引力能中借来”。借来的能量如何偿还？“引力能的债务只有在宇宙终结时才能付清”⑤。宇宙总能量等于零，宇宙的演化意味着正负能量的分立，这与老子有无相生的观点是一致的。
上述四个方面的解释或许未能完全符合老子的本意。相对于漫长的宇宙时空，人类的历史毕竟十分短暂，我们相信，随着科学的不断进步，宇宙的秘密将会得到更好的揭示。
注释：
① 《老子》，王弼注，中华书局1998年版。
② 张新民：《解读宇宙的起源》，《自然杂志》2006年第6期。
③ 肖汉明：《老子道德论中的宇宙发生与演化学说》，《湖南大学学报（社会科学版）》2001年第9期。
④ 《马克思恩格斯选集》第3卷，人民出版社1995年版，第461-462页。
⑤ ［英］史蒂芬·霍金：《霍金演讲录》，湖南科学技术出版社1995年版，第70-71页。
（责任编辑 刘龙伏）
关键词：老子；宇宙观；科学；宇宙学；量子
中图分类号：B223.1文献标识码：Ａ文章编号：１００３－８５４Ｘ（２００8）08－００67－０5
《老子》是一本千古奇书，历代注家万千，遍及哲学、宗教、天文学、玄学、军事、养生、气功、政治学、社会学等领域，然观点各异，心得不同。特别是由于人类文明进程的时空所限和中华文明的人文偏好，老子思想中蕴含的宇宙观并没有得到应有的重视和理解，用现代科学的眼光来看《老子》，将有意外的收获。
老子的宇宙观概括起来主要有四个方面：道生万物的观点，大道无形的观点，宇宙循环的观点，有无相生的观点。令人倍感惊异的是，老子的宇宙观在很大程度上可以找到现代科学的依据，或者说现代科学理论的发展暗合了2500多年前老子的玄思，我们似乎可以从《老子》隐晦的词句中找到尖端科学研究对象的理论原型。
一、道生万物：大爆炸理论的解释
“道”是老子哲学的核心概念，老子认为道是天地万物的根本，宇宙是由道而生的。他说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”（《老子》① 42章，以下引用仅标章序）老子的道本论不但使天地万物、人间事物在理论上得到了逻辑统一美，且具数学简单美。道生一，一之后再生二，二再生三，如此无穷以致万物生成。
很多注家和学者喜从数量上描述道生万物（就像自然数一样，从1逐级到N乃至无穷），认为道生了一，再逐渐衍生二、三乃至万物来。笔者认为，此处老子应有另一层涵义，“一”、“二”、“三”不仅仅具有“量”的意义，主要是“质”的意义，对应于物质系统构成的不同层次和级别。用现代科学的观点看，“一”可以代表宇宙创生极早期混沌未分的“奇点”，“二”可以是稍后早期形成的基本粒子，“奇点”暴胀之后形成了基本粒子，于是有“一生二”之说；“三”可以代表由基本粒子构成的多种元素，元素是基本粒子构成的，于是有“二生三”之说；元素形成后，万物的材料都已经齐备了，于是有“三生万物”之说。当然，上述的解释只是笔者尽量模拟老子在宇宙创生问题上的某种思路。若按宇宙大爆炸理论，老子的宇宙观可以得到比较满意的诠释。
宇宙大爆炸理论认为，大约在137亿年前有一个没有体积的“奇点”，“奇点”有着极高的温度和密度，发生大爆炸以后，时空形成，物质膨胀而演化，最终形成今天的宇宙。宇宙大爆炸理论不是凭空产生的，而是基于当时天文观测的疑难问题：红移现象。早在20世纪20年代时，就有一些天文学者观测到红移现象。美国天文学家哈勃经过大量的观察和计算，总结出星系谱线红移距离与速度成正比的规律，即所有星系都在远离我们，且距离与速度成正比。30年代勒梅特首次提出了宇宙大爆炸设想，他认为整个宇宙最初聚集在一个原始原子中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，逐渐膨胀形成了今天的宇宙。40年代伽莫夫等人正式提出了比较完善的宇宙大爆炸理论，由于伽莫夫等人做了较好的理论宣传以及理论本身有较好的解释效果，人们才开始逐渐关注宇宙大爆炸理论。上世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型不断完善并得到一些观测数据的证实，使该理论成为现代宇宙学的主流模型。该模型的最大优点是可以直接解释天体的红移现象，此外该模型的理论预言，即宇宙中氢、氦各占25％和75％的丰度值，宇宙背景辐射3K的温度值以及背景辐射的“涟漪”现象，都已被试验所证实。据2000年英国《自然》杂志介绍，科学家们称他们又发现了宇宙大爆炸理论的新证据：数十亿年前的宇宙背景辐射比现在的要高，这说明宇宙背景辐射在逐渐降低。
应该说，大爆炸理论还不是完美的理论，一是其证据还不是十分全面。二是它无法回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原因机制是什么。三是大爆炸理论越来越多地依赖一些新的假设来支持自己的基本假设。
看来，大爆炸宇宙模型的困难在于对源头的追求，这些问题实际上已经超越科学研究的框架，转入到哲学的领域中来。对宇宙源头的追问，科学总是在“形而上”和“形而下”之间徘徊。老子“道”生万物的观点是否暗含着某种有益的启示，我们将拭目以待。
二、大道无形：暗物质、暗能量的探索
“道”可以创生万物，那么究竟什么是“道”呢？“道”是如何存在的呢？它有何特征呢？
老子解释说：“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，独立而不改，周行而不殆，可以为天地母。吾不知其名，字之曰道。”（25章）道是混沌的，在天地诞生之前就存在了，它是独立永恒的存在，万物由此而生，但是万物并不能改变道的存在，道具有周期性的节律。老子似乎体悟到了道的某种特质，却无法说清楚这究竟是什么，“吾不知其名”，只能勉强地“字之曰道”了。看来，道是对宇宙本原的一种勉强称谓而已，其本质很难言表，正所谓“道可道，非常道”（1章）。
万物由道而生，但我们无从认识道的面目，因为道并没有物质常有的特征，老子勉强把这种情形用“微”（看不见）、“希”（听不见）、“夷”（摸不着）来描述，所谓“视之不见，名曰微；听之不闻，名曰希；搏之不得，名曰夷”（14章）。对于一种无色、无声、无形的东西，我们如何形容呢？老子认为“道”很诡秘，它“无状之状，无物之象，是谓惚恍。迎之不见其首，随之不见其后”（14章），处于阳明与阴暗之间，朦朦胧胧，似有还无，难以名状。
常识告诉我们，人类不能在短暂的历史中遍识宇宙中所有事物。不幸的是，宇宙学目前遭遇到了这种尴尬的情况，天文观测和计算表明，宇宙中存在着大量未知的“暗物质”、“暗能量”。早在1915年，爱因斯坦曾用他的相对论和有限封闭宇宙模型来估算宇宙总质量，照今天看来，他估算的宇宙物质平均密度的理论值大约是可观测的宇宙物质密度的100倍。1930年，天文学家兹威基发现，在星系团中可见的星系只占总质量的1%以下，兹威基的工作间接证明了爱因斯坦的估算。1970年以来，物理学家古斯和林德等人又进一步提出了暴胀宇宙论，该理论认为宇宙的总质量应接近于宇宙临界质量，即约为目前观测到的宇宙质量的十倍。2006年初WMAP公布了对宇宙微波背景辐射精确测量三年的结果，它告诉我们，宇宙中普通物质只占4%，20%的物质为非重子暗物质，76%是暗能量②。
暗物质、暗能量虽不能被直接探测，但可以通过与可见物质的间接作用来证明。几十年来，人们对宇宙中各种星系的运动情况进行了测量，发现几乎所有星系中星云的运动速度都不随半径而改变，若按照可见物质量来计算，这种星系旋转速度属于反常现象。可能的解释只有两个：要么物理学定律出错，要么存在未知的物质或能量。科学经验告诉我们，物理学定律在宇宙中是具有较好的普适性的，于是暗物质、暗能量自然成为科学重点探讨的对象。
那么，暗物质究竟是什么成分呢？通常有以下几种方案可供选择：
一是重子。根据宇宙大爆炸理论和天文观测的数据可以获知，宇宙中的重子密度应大于可见物质密度。但由于重子密度仍然小于宇宙物质密度，所以，若把重子判定为暗物质，则依然没有足够的质量充填，最多只能算作暗物质的一种类型。
二是中微子。根据宇宙大爆炸理论，大爆炸残骸中除了质子、中子和电子以外，最主要的粒子就是中微子。由于中微子十分稳定，因此大爆炸所产生的大量中微子至今仍应充满整个宇宙空间。但由于中微子的质量非常小，它对宇宙密度的贡献较小，因此它最多也只能算作暗物质的一种小的成分。
三是轴子(Axions)。轴子是近年来一种理论上假想的玻色子，其质量没有限定域，但一些高能物理实验已初步显示：若存在轴子，其质量是很小的。因此，轴子不可能是暗物质的主要成分。
四是弱相互作用重粒子（WIMP）。目前最有希望的暗物质候选者是超对称理论所预言的具有超对称特性的一类粒子，其中最稳定的是一种中性、重质量的弱相互作用粒子，人们通常称它为弱相互作用重粒子。目前中国和意大利两国科学家合作组DAMA正在进行着各种实验，试图找到这种暗物质粒子。据报道，2004年该小组在阿尔卑斯山脉下一个山洞里寻找到这种粒子可能存在的初步证据，其质量约为质子的50倍。这种粒子若大量存在，则最有可能就是宇宙中暗物质的主要成分了。
暗物质目前只是停留在假说阶段上，其验证尚待时日。当然我们可以推测，宇宙中一定存在着许多不发光的天体如暗星、行星等，星际可能弥漫着大量尘埃。问题是，所谓的暗物质太多了，大大超出了理论允许的范围。所以说，如果暗物质确实存在，它在宇宙中的地位和作用将比可见物质更重要。
更为棘手的是暗能量问题。暗能量是近年宇宙学研究的一个非常复杂的事物，它可能是宇宙学常数（1917年爱因斯坦为建立一个静态的宇宙模型而引进的常数），其中包含巨大潜在的真空能，这种能量可以左右宇宙的演化进程；也可能是一种变化的动力学场的能量（类似的能量如Quintessence精质，Phantom幽灵，Quintom精灵等）。目前天文观测显示宇宙学常数作为暗能量与实验数据基本一致，如果加速膨胀是由真空能引起的，那么宇宙将有可能永远膨胀下去。如果暗能量是动力学的，则宇宙未来将可能有更多不同的结局。暗能量问题依然不能得到满意的解决，人们等待着下一个伟大理论的诞生。
有学者认为老子的“道”暗示一种网状的宇宙结构③。老子说：“天网恢恢，疏而不失”（第73章），据此认为天的网状性是对道的连绵不断、疏密有间的反映。
总之，老子“大道无形”的思想告诉我们一个简单的道理：“道”无任何特征，其机制更无从探索，因此在探索宇宙本原问题上，现代科学将会遇到不可克服的理论困难。
三、宇宙循环：黑洞、白洞的思考
我们的宇宙将如何演化？1924年，弗里德曼从理论上论证了宇宙的两种状况：或膨胀，或收缩。按照目前的理论分析，宇宙有三种不同的结局，第一种是开放宇宙（无限伸展且永远膨胀下去），第二种是闭合宇宙（有限且终会收缩到一次大坍缩），第三种是临界宇宙（介于前二者之间，可能持续膨胀）。我们的宇宙究竟是闭合的还是开放的，宇宙的物质密度ρ起关键的作用。若密度足够大，引力场足够强，宇宙膨胀到某时将会收缩，它的曲率是正的，这就是闭合宇宙。反之，曲率为负，就是开放宇宙，它将永远膨胀下去。若密度恰好处于临界点，曲率为零，它也将膨胀下去。宇宙究竟将如何演化下去，无论从观测资料还是理论模型来看，目前均难有定论。
然而，老子的答案非常明确：膨胀的宇宙终将回归。
老子宇宙观的基本图景是循环的，老子在界定“道”的“先天地生”实质的同时，进一步描述“道”支配下的宇宙运行特征：“独立而不改，周行而不殆”（25章），宇宙具有不断周期运行的特征。又说：“大曰逝，逝曰远，远曰反。”（25章）这里的“大”应指当前宇宙，即宇宙的运动是一个不断扩大（宇宙膨胀），不断远逝而去（哈勃红移现象），膨胀到一定临界点后最终将返回（闭合宇宙）。
这样，我们就从老子那里得到一个完整的宇宙的演化图景：在道的作用下，从“无”中生出“一”、“二”、“三”乃至万物，同时宇宙在不断膨胀，当膨胀到一定程度又回归到初始状态，宇宙在一次大循环中完成自己的生命周期。从老子的哲学旨趣看，闭合宇宙和他的哲学思想在逻辑上是一致的。他说：“万物并作，吾以观复。夫物芸芸，各复归其根。归根曰静，静曰复命。”（16章）在他看来，万物都将归根，回归到原来的出发点。老子这种循环论思想，不仅表现在他的天道观中，也表现在返朴归真、“复归于婴儿”的人道观中。
宇宙大爆炸理论作为宇宙诞生的模型比较成功，但是该理论并不能解释宇宙诞生之前的情形，也不能描述宇宙将来的演化结局。黑洞理论似乎为我们解决宇宙的来龙去脉提供了一种思路。
所谓黑洞，原指看不见的物质。按照相对论，质量会造成时空弯曲，如果某物体的引力场大到使其周围时空完全弯曲成一个闭合的球面，则任何东西都无法逃逸，该物体周围将看不到任何光线，看起来像个黑洞，黑洞的闭合空间使它与外界隔绝开，成为一个相对独立的小宇宙。
人们不禁要问，黑洞和宇宙大爆炸模型有何关联性？在笔者看来，至少有以下几点值得思考：一是黑洞的坍缩过程与宇宙的诞生过程具有逆向反演的特征。二是黑洞数目众多，遍布宇宙深处，具有相当的普遍性。三是理论上存在一种大黑洞，它不断地吞噬周围的恒星或星系，质量在增加，体积却在塌缩，最终使其中心部位形成一个点，当这个点收缩到某临界值，引力与斥力就会达至相对稳定的平衡状态，即所谓的“奇点”状态。“奇点”内部时间是停止的，但相对外部来说，该状态持续时间较短，容易导致大爆炸，向周围抛射强大能量，黑洞转而成为了白洞。白洞抛射了大量的物质和能量之后又可能收缩成黑洞，黑洞可能吸收周边物质后又要发生大爆炸，变成白洞，白洞又可能收缩成黑洞，如此循环反复。这似乎是一个小型宇宙的循环模式。
实际上，许多科学家认为，宇宙存在膨胀——收缩——膨胀的反复循环的可能，其间夹杂着小宇宙（黑洞—白洞系统）的局部循环。若按照这种思路，我们完全可以假设宇宙的物质最初是由一个奇点爆炸产生的，最后也可以收缩成一个奇点，只不过其过程是更加漫长而复杂的。
从局部看存在三种阶段性循环：第一种循环是宇宙暴胀之后，第一批弥漫粒子在万有引力作用下凝聚成星系团、星系、恒星等系统，通常恒星要分别经历氢聚变反应的主序星阶段和氦聚变反应的红巨星阶段，此后处于不断爆炸—收缩的振荡状态，重元素逐渐产生，每一次爆炸都要抛射大量的物质和射线，外围物质可能成为星际弥漫物质，内核物质根据其质量多寡将可能继续变成致密的白矮星、中子星乃至黑洞。第二种循环是恒星后期爆炸抛射出来的第二批星际弥漫物质，在引力作用下可能重新凝聚成星系、恒星，于是又开始新一轮的恒星演化。值得一提的是，地球上的重元素都不在太阳系内产生，显然，这说明我们的太阳系是第二次循环的产物。第三种循环是对于质量密度比较大的星系团，一旦形成超大型黑洞，则星系团的演化进程可能会被超大黑洞所改变，黑洞不断吞噬周围物质，最后在一次超新星爆发中把物质抛向遥远的宇宙深处。在《老子》中，我们似乎看到老子隐隐约约在描述一种不断生长的宇宙景象：“渊兮，似万物之宗；挫其锐，解其纷，和其光，同其尘；湛兮，似或存”（4章），以及万物在源源不断生成的过程：“玄牝之门，是谓天地根。绵绵若存，用之不勤。”（6章）
从结构看存在两个层次的宇宙循环：大宇宙循环和小宇宙循环。大宇宙是相对于宇宙整体而言的，小宇宙是相对于局部星系或星团而言的。二者的关系是，大宇宙决定小宇宙，小宇宙反过来也可能影响大宇宙的进程。当大宇宙处于膨胀相时，小宇宙有分裂的可能性，且不易形成高密度星团。当大宇宙处于收缩相时，小宇宙之间更容易相互兼并而扩大规模。每一个小宇宙是相对独立的体系，其循环周期因质量分布不同而有很大差异。小宇宙的“节律”会出现“相干”情况，影响大宇宙的演化进程。反过来，大宇宙的演化进程也会制约众多小宇宙的“节律”。
需要特别说明的是：
（1）收缩相和膨胀相并不是严格对称反演，也不存在时间的逆流。
（2）大宇宙和小宇宙是相比较而言的，实际上不排除更多宇宙层级的可能性。
（3）上述的宇宙循环讨论仅限于目前已知物质而言，对于暗物质、暗能量，则可能存在更深刻的宇宙循环机制，有待于科学进一步的探索。
宇宙循环运动规律并不否定宇宙在一定阶段上的发展倾向，从弥漫物质到星云，从星云到太阳系，从太阳系到地球生态圈，从生态圈到人类，这是物理规律下的必然结果。在宇宙循环的另一个阶段或另一个角落，依然发生着类似的发展进程。恩格斯说得好：“物质在它的一切变化中永远是同一的，它的任何一个属性都永远不会丧失，因此，它虽然在某个时候一定以铁的必然性毁灭自己在地球上的最美的花朵——思维着的精神，而在另外的某个地方和某个时候一定又以同样的铁的必然性把它重新产生出来。”④在这个无限的宇宙循环过程中，任何有限事物都要经历一个产生、发展和灭亡的过程，灭亡不是死寂，它代表着一个新的进程的开始。
因此，宇宙的循环不仅仅是机械的周期运动，而是生灭与循环的辩证统一。若按照老子思想体系来看，现代宇宙学研究的是“有”的范畴，至于如何创生、演化机制、毁灭归宿等问题，则属于“无”的范畴。现代宇宙学和量子理论可以从老子的“无”中找到逻辑依据和理论勇气。
四、有无相生：量子理论的难题
老子说：“反者道之动，弱者道之用。天下万物生于有，有生于无。”（40章）他清楚地说明了宇宙之间“有无相生”的规律。什么是“无”？老子说得很清楚：“无，名天地之始”（1章），“无”表示宇宙生成之前的状态。什么是“有”？“有，名万物之母”（1章），“有”就是万物生成演化的一种状态。
但是“有”和“无”都不是绝对的，其标准是人本身。按照人类认知习惯，凡在色、声、香、味、触等感观范围内的事物，则确定为有，否则只能认为是无。庄子就说过：“凡有貌、象、声、色者，皆物也。”（《庄子·达生》）由此我们可否说，“有”代表可观测的显在世界，“无”代表潜在的世界。潜在世界和显在世界的标准是相对于人而言的，但其客观上也是互相转换的。从认识论角度看，有无概念外延的区别在于认识主体对外界的判决作用。假定物质的存在方式有N种（N个空间维度），则仅当N＝3时，才能被人感知，于是便称之为“有”；当N≠3时，由于可观测的条件已经丧失，物质的存在不能确证，只能定性为“无”。
仔细研究老子的有无之论，“有”的含义比较容易解释，“无”则不然。按照老子的语境，“无”应该有两层含义：一指最高意义上的“虚无”，对应佛教的“空”概念，这是道的本质。二指与“有”相对应的同一层次的存在，是另外一种“有”，从这个意义上说，“有”是显在的“无”，而“无”是潜在的“有”，其逻辑性是自洽的：宇宙生于“有”，反过来“有”将“复归于无”。
在宇宙创生这个问题上，“无”应取第二义。于是，我们似乎可以得出这样的结论，“有”“无”可以归纳为单纯的“有”，也可以归纳为单纯的“无”，二者并不对立，区别仅仅是能否为人脑所“感觉、复写、反映”。在这里，“有”“无”是一回事，“此两者同出而异名，同谓之玄。”（1章）
量子场论认为，量子场是物质的一种重要形态，它具有多种多样的状态，例如激发态和基态。量子场若处于激发态，则有实粒子产生，若处于基态，则实粒子消失，所以处于基态的量子场也称作零场，即通常的真空。从这个意义上说，真空不空，真空也是物质，只不过是另外一种物质形态（潜在的“有”），真空具备多种属性，它蕴涵着无限的生机。所谓真空振荡、真空涨落、真空相变、真空泡沫，就是指真空可以从“无”中创生出“有”的特殊状态。
在探讨宇宙创生问题上，霍金等人发现在宇宙极早期的奇点必须考虑量子效应，由此得出了一个貌似惊人实则老子早已论及的结论：宇宙从无中产生，奇点意味着宇宙从“无”到“有”的量子创生。量子宇宙学认为，奇点是一种无物质、无时间、无空间的状态，这是一种“无”。宇宙产生于“无”这一思想，代表现代宇宙学的最高成就，“无中生有”观念与西方传统思维方式是格格不入的，以至于许多人不能接受它。那么，实物粒子是从何而来呢？霍金认为，从能量中来。能量又从何而来？霍金认为，可以“从宇宙的引力能中借来”。借来的能量如何偿还？“引力能的债务只有在宇宙终结时才能付清”⑤。宇宙总能量等于零，宇宙的演化意味着正负能量的分立，这与老子有无相生的观点是一致的。
上述四个方面的解释或许未能完全符合老子的本意。相对于漫长的宇宙时空，人类的历史毕竟十分短暂，我们相信，随着科学的不断进步，宇宙的秘密将会得到更好的揭示。
注释：
① 《老子》，王弼注，中华书局1998年版。
② 张新民：《解读宇宙的起源》，《自然杂志》2006年第6期。
③ 肖汉明：《老子道德论中的宇宙发生与演化学说》，《湖南大学学报（社会科学版）》2001年第9期。
④ 《马克思恩格斯选集》第3卷，人民出版社1995年版，第461-462页。
⑤ ［英］史蒂芬·霍金：《霍金演讲录》，湖南科学技术出版社1995年版，第70-71页。
（责任编辑 刘龙伏）