安德烈·林德

1978 年，两个莫斯科的年轻人算了一件事：如果早期宇宙的真空衰变要靠一个个真空泡成核，那么泡碰撞之后留下的宇宙会疙疙瘩瘩，与我们看到的这个一点也不像。他们的结论是此路不通，于是放下了这个题目。

其中一个是安德烈·林德。两年后，大洋彼岸的阿兰·古斯从同一个计算出发，往前多走了一步——他问的不是「相变能不能干净地结束」，而是「相变没结束的那段时间里，宇宙涨成了什么样」。

林德后来对这件事的评价很坦白：古斯多走的那一步是决定性的。而接下来的五年里，他把古斯留下的坑一个个填上，最后连古斯的脚手架也一并拆掉了。

去黑海的路上

1948 年，林德生于莫斯科。父亲德米特里·林德是无线电物理学教授，母亲伊琳娜·拉科博利斯卡娅是莫斯科大学的物理学教授——她一直教到 86 岁。

十四岁那年他想当地质学家。去黑海度假的路上，父母塞给他两本书，一本讲天体物理，一本讲相对论。等车到海边，用他自己的话说，「我对地质学的迷恋结束了。我觉得自己像个叛徒，可我没办法：我想当物理学家。」

1971 年他从莫斯科大学毕业，进列别杰夫物理研究所读研，导师是达维德·基尔日尼茨。

宇宙也会相变

基尔日尼茨 1972 年注意到一件事：电弱理论与超导理论长得很像。超导体升温到一定程度，库珀对拆散，超导性消失；那么电弱理论里那个赋予粒子质量的标量场，会不会在高温下同样「蒸发」掉？

两人算出来的答案是会。于是有了一个推论：大爆炸后不久，宇宙温度极高，弱相互作用与电磁相互作用之间没有区别；随着宇宙冷却，对称性自发破缺，两者才分道扬镳。也就是说，宇宙经历过相变。

「有两年时间没人信我们。人们笑着问，拉格朗日量里温度在哪儿？」林德回忆道。1974 年，温伯格与多兰、杰基各自证实了他们的主要结论。今天「早期宇宙相变」是标准图景的一部分，暴胀理论也是从这块地基上长出来的。

这一年还发生了另一件事。1972 年列别杰夫所的一次研讨会上，坐在旁边的一位女士问「林德是谁？」——她叫蕾娜塔·卡洛什。两年后两人在拉多加湖重逢，几个月后结婚。林德说，这是他一生中最重要的一件事。

1978 年掉头的地方

1974 至 1976 年间，林德与基尔日尼茨继续追问：如果对称破缺是一次一级相变，事情会怎样？答案是标量场先在一个个孤立的气泡里出现，气泡膨胀、相撞、合并。而在相变被推迟的那段时间里，宇宙处在一种「类真空」的高能状态——假真空——并呈指数膨胀。

指数膨胀这件事，他们在纸上看到了。

1978 年，林德与根纳季·奇比索夫把这个过程仔细算了一遍，结论是：相撞的气泡会让宇宙太不均匀。「所以我们没有再追下去。」

两年后古斯从同一个地方出发，问了一个不同的问题。林德对此的原话是：「1980 年，阿兰·古斯研究了同一个过程，但他多走了极其重要的一步：他提议用一段漫长的指数膨胀——他称之为 inflation——来解释我们的宇宙为什么如此之大、如此均匀。」

古斯那篇论文的结语在请别人来拆自己的台。林德是读到这句话的人之一。消息是列夫·奥昆打电话告诉他的：你看到古斯那篇想解决平坦性问题的文章了吗？

「我想我知道宇宙是怎么诞生的了」

古斯方案的病根，正是林德 1978 年撞上的那堵墙：暴胀要靠真空泡成核来结束，可泡外的空间还在指数膨胀，最后留下的宇宙疙疙瘩瘩。后来这被称作优雅退出问题。

1981 年夏天，林德意识到有一类理论可以绕过去：气泡内部的标量场初值很小，滚得极慢，于是暴胀在单个气泡内部继续进行，这一个泡就胀得比整个可观测宇宙还大。气泡碰撞当然还在发生，但发生在指数级遥远的地方，我们永远看不到。

那是深夜，妻子和孩子都睡了，可我按捺不住。我叫醒蕾娜塔，对她说：「我想，我知道宇宙是怎么诞生的了。」

他给这个方案起名「新暴胀」，说这个名字既标出它与古斯那个想法的关系，也标出两者的差别。

论文当年夏天就写好了，但在苏联，往国外期刊投稿需要审批，审批走了约三个月。10 月，他在莫斯科的量子引力国际会议上报告了结果，霍金在场。第二天霍金在施特恩贝格天文研究所做报告，请林德当翻译。

讲到一半，斯蒂芬说安德烈·林德提出了一个解决这些问题的有趣办法，我很高兴地翻译了。可接着他说，我的方案也不成立——接下来半个小时，我在给所有人翻译我的想法为什么是错的。但在他报告结束时，我说我不同意，并解释了为什么。

当天晚些时候霍金请他去旅馆，拿出家人的照片给他看。两人从此成了朋友。

论文 1982 年发表。三个月后，阿尔布雷克特与斯坦哈特的同类结果也发表了，引用了他在先的工作。林德的说法是：「我们开跑了。」

新暴胀之死

跑得不远。同样在 1982 年，斯塔罗宾斯基在塔尔图的一次会议上指出：新暴胀留下的密度扰动太大了。当年夏天剑桥的纳菲尔德研讨会把这件事算清楚——大得离谱。

麻烦的根子在一个比值：暴胀留下的密度起伏，正比于膨胀率的平方、反比于标量场滚下斜坡的速度。新暴胀要求场滚得极慢，慢正是它能持续足够久的原因；可越慢，留下的起伏越大。

要把振幅压回观测允许的范围，就得让暴胀场几乎与所有东西——包括它自己——退耦。可一个什么都不耦合的场，又怎么可能先达到宇宙学相变所需要的热平衡？

1988 年，霍金在《时间简史》里写下判词：「新暴胀模型作为一个科学理论现在已经死了，尽管许多人似乎还没听说它的死讯，仍在写文章，好像它还站得住似的。」这句话是林德自己在自传里引的。

把脚手架全部拆掉

「我花了一年才找到这个问题的解，而它简单得近乎荒谬。」

1983 年的混沌暴胀，是林德最重要的独立贡献。它的做法是把前面所有人搭的脚手架一根根拆掉：

不需要高温相变——「即使根本没有过热大爆炸，它也能发生。」不需要过冷，不需要假真空，不需要真空泡。剩下的只有一个标量场，一个最简单的势能 $V(\phi) = \frac{1}{2}m^2\phi^2$，跟谐振子一模一样。只要这个场的初值足够大，它慢慢滚下斜坡的那段过程本身就是暴胀。

那么初值凭什么大？林德的回答是这套理论最有名的一句：

为什么不呢？如果场初值很小，宇宙就没有暴胀，于是它一直很小，也不适合生命居住。可如果场初值很大，宇宙就经历一段漫长的暴胀，变得巨大，像我们这样的观察者才能住在里面。

「混沌」这个名字来自初始条件：早期宇宙如果是一块块杂乱拼起来的，有些地方场小、有些地方场大，那么场小的地方一直微不足道，场大的地方长成了巨大而均匀的一片——我们就住在后者里面。他为此还说过一句俏皮话：「通常从有序造出混沌容易得很（看看我的办公室就知道了，或者看看阿兰·古斯的办公室更好），可现在我们能在宇宙尺度上从混沌里造出有序！」

今天大多数现实的暴胀模型，用的都是混沌暴胀的原理。

半个小时

1985 年前后，苏联的出版审批制度新旧交替，有近一年时间他的论文寄不出国。「我们闭着嘴过日子。」他写道，自己一步步陷入抑郁。

1986 年春天的某一天，他被临时通知要去意大利讲学，讲稿「最好明天」就交。他忽然反应过来：如果现在写出点什么，稿子明天就能走外交邮袋出去，不需要任何审批。

「半小时后，我发明了永恒混沌暴胀理论。」

机制本身可以一句话说清。暴胀期间标量场一边经典地往下滚，一边被量子涨落随机地推来推去。场值足够大时，涨落会盖过滚落——总有一小部分区域的场不降反升，能量密度更高，于是膨胀得比邻居更快，体积指数地长大，然后在自己内部再生出新的这样的区域。

暴胀在我们这一块结束了。在别处，它永远不会结束。

结果是一个永远在生长的分形：指数多个指数大的区域，每一个里面低能物理的定律可以各不相同。而我们只能住在定律允许我们存在的那些区域里。

「突然之间，我关于暴胀的各种零碎知识全都落到了各自该在的位置上；那是我一生中最强烈的情绪冲击之一。」

这个图景要等十七年才被广泛接受。

从莫斯科到斯坦福

1989 年，全家获准去 CERN「一年」。他们以为 1990 年就回俄罗斯，结果那一年林德与卡洛什双双成了斯坦福大学的物理学教授。

1994 年他提出混合暴胀，用两个场分工——一个负责慢滚，另一个负责在某个阈值上突然结束暴胀；同年他与列夫·科夫曼、斯塔罗宾斯基建立了再加热理论，讲清楚暴胀结束后，那个冷冰冰的标量场如何把能量倒进物质里，点燃我们熟悉的热大爆炸。

2003 年是那个「十七年」到期的年份。林德与卡洛什、卡丘、特里维迪找到了让弦论的真空稳定下来的办法，后来称作 KKLT 构造。紧接着，道格拉斯估算出这样的真空可能有 $10^{500}$ 个之多，萨斯坎德把整个图景归拢成一个名字：弦论景观。

「这与我 1986 年所设想的非常相似。」林德写道。永恒暴胀提供无穷多个区域，弦论景观提供无穷多套可能的物理定律，两者一拼，就是今天争论不休的多重宇宙。

香槟，和尘埃

2014 年 3 月的一天，斯坦福的郭兆林——BICEP2 团队成员——带着一瓶香槟敲开了林德家的门，告诉他望远镜在微波背景的偏振里看到了原初引力波的迹象。那正是暴胀最硬的一条预言。斯坦福把这一幕拍了下来，视频传遍全世界。

林德当时说的话是：「但愿这不是个骗局。」

一年后，BICEP2 与普朗克的联合分析给出结论：那片天区的信号里有银河系尘埃的强烈证据，原初引力波没有统计显著的迹象。

暴胀最硬的那条预言至今悬着。而争论的另一半——永恒暴胀是否还算得上可检验的科学——从 1986 年那半个小时起就没有停过。林德是 2017 年那份三十三人联署回应的领衔者之一，也是三十多年来把这场争论的两端同时推到今天位置的人：他既是把暴胀救活的人，也是最早说出「它可能永远不会结束」的人。