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大爆炸其实无声!科学家把138亿年前的宇宙声波做成了音乐

我们凭什么理解看不见的世界?
宇宙的起源、大脑的病变、气候危机与人工智能,答案或许都藏在最日常的感官里。
听觉、嗅觉、视觉,三个方向,三个被忽略的真相。

大爆炸其实无声,但宇宙有过自己的“第一声”大约138亿年前,宇宙诞生。
人类把这一刻叫作“大爆炸”,听着就像一场惊天巨响,极具误导性。
弗吉尼亚大学天文学教授马克·惠特尔想纠正的第一件事就是:大爆炸根本不是电影里那种爆炸。

它不是在已有空间里炸开,而是空间本身在膨胀,裹挟着万物一同向外延展。
没有压力波就没有声音,声音的本质正是压力波,需要介质传递。
宇宙诞生之初一片死寂,随着空间不断膨胀,气体弥漫各处,幼年宇宙很快有了声响。

这段“声学时期”持续约40万年,放在宇宙近140亿年的寿命里,差不多相当于它的第一天。
那时的声波由引力拉扯产生。
高密度区域的气体被压缩、弹开、再拉回,循环往复,整片宇宙回荡着近似球形的声波。

可惜没人能听见,声波频率极低,约五万年才完成一次振荡,人类活不到见证一个完整周期。
马克把宇宙最初40万年的演化压缩成约10秒音频,把频率拉高约50个八度,落进人耳可听范围。
听感最直观的变化,是音调持续下沉。

他把幼年宇宙比作一台巨大的管风琴:一开始只有最短的音管来得及发声,随着宇宙演化,越来越大的区域加入振动,音管越长,音调越低。
这台宇宙乐器缓缓苏醒,从最短的音管依次响到最长。

“大爆炸”的名字也有故事。
上世纪50年代,英国宇宙学家弗雷德·霍伊尔在BBC广播节目里给宇宙起源起了个名字,本意略带嘲讽,大意是“难道一切就只是砰地一下炸开吗”。
结果流传至今。
如今已有五六条核心证据证明宇宙经历过炽热的早期阶段,最著名的就是宇宙微波背景辐射。

它诞生时是可见光,在140亿年旅途中被拉长一千倍,变成微波。
马克没有止步于“听个响”。
卫星在微波背景辐射上捕捉到的明暗斑块,本质就是声波,带着和管风琴、人声一样的谐波。
21世纪初,先发现三组谐波,后来普朗克卫星观测到七组。

原始声波带宽太宽,听感杂乱,像把整条前臂按在钢琴上。
马克收窄带宽,把连续滑音映射成钢琴音符,交给声音艺术家和普利策奖得主作曲家卡罗琳·肖,写成十分钟的合唱管风琴作品,已在教堂演出。
整件事最动人的不是技术,而是哲学。
构成我们的物质,当年正是发出这些声波的物质。

它们漂浮在炽热气体里,参与宇宙第一场交响,后来聚成恒星、星系、行星,最终变成此刻大脑里的原子。
宇宙唯有借着我们,才能看见、欣赏它自己。

嗅觉失灵,可能是大脑在提前报警听觉带我们仰望宇宙,嗅觉则把目光拉回身体内部。
美国国立卫生研究院资深研究员波莱·约瑟夫研究嗅觉、味觉对健康的作用。
在她看来,嗅觉在演化上最重要的使命是生存:烟雾、明火、有毒化学物质、捕食者,这些危险信号往往先于视觉和听觉被捕捉。

真正让嗅觉进入公众视野的,是它与神经退行性疾病的关联。
研究缘起于波莱的婆婆。
婆婆是墨西哥人,厨艺极好,某段时间做的菜忽然过咸过甜。
波莱用刮刮嗅闻测试贴纸一测,结果显示下降。

后续检查确诊额颞叶痴呆,病变退化的脑区恰好也管控嗅觉信号。
阿尔茨海默病、帕金森病、额颞叶痴呆患者的嗅觉衰退,往往提前好几年出现,早于其他典型症状。

但现实是,体检几乎从不检查嗅觉。
学校筛查视力、听力,唯独没有嗅觉筛查;成熟的检测工具大多只用于科研,没有对应专科,也不在医保范围。
波莱的呼吁很直接:全科医生应把嗅觉筛查做成常规项目,像查胆固醇一样留存基准数据,发现异常及时转诊。

新冠像一场大型嗅觉社会实验。
很多人最怪异的症状就是突然失去嗅觉,普通感冒只是变弱,新冠可能直接彻底消失。
大部分人恢复了,少数人没能复原,还有人发展出幻嗅:咖啡闻起来像烧垃圾,甚至伴侣身上的气味都变得怪异。

这比失去嗅觉更折磨人,严重摧毁生活质量。
波莱团队正在招募幻嗅受试者,用功能磁共振追踪大脑信号,寻找机制。

嗅觉受损的治疗手段有限。
嗅觉训练是常推荐的办法,对一部分人有效,效果取决于病因和干预时机;病毒造成的损伤,早期干预时嗅黏膜有机会再生。
有位消防员患者,新冠后失去嗅觉,无法再靠嗅觉察觉烟气火情,只能离开一线;有位厨师,嗅觉味觉就是饭碗。

这些是看不见的残障。
波莱的建议朴素实用:多去闻一闻。
做饭时拿起香料仔细嗅闻,就是最简单的嗅觉练习。

把看不见的危机,变成看得见的艺术第三个故事关于视觉。
首尔多媒体艺术家姜以韵的创作只有一个目标:让不可见之物显形。
她最早聚焦地球水资源。
预计到2050年,全球一半人口将面临清洁水短缺,很多地方现在就已经缺水。
她和谷歌深度合作一年,NASA开放了独家卫星数据。

作品《水之径》里,黑色背景上悬浮着地球,蓝色代表现存淡水,红色代表流失的淡水,时间从2002推进到2023,红色区域不断扩张。
淡水正在快速消失,根源在人类。
作品在第28届联合国气候变化大会展出,气候科学家和常年缺水的原住民站在作品前,第一次“看见”了危机。

艺术在这里不再是奢侈品,而是重建人与自然联结的必需品。
AI是更抽象的命题。
ChatGPT-4之后,AI门槛几乎消失,人人随手输入文字就能调用,但底层比过去任何技术都复杂,简洁界面背后是巨大的黑箱。

姜以韵的作品《光构》把AI的运算活动变成实体:圆形暗室象征机器的大脑,24根金色细杆从地面升起,顶端光源在墙面、地面、天花板穿梭交织,明暗闪烁,像拥有自己的语言。
发光单元成了会呼吸的“神经节点”,观众走进的,是机器的思维。
有意思的是,作品本身也是用AI辅助创作的。

姜以韵坦承兴奋与焦虑交织,所以光影明暗不断起伏,正负情绪并存。
她借作品提问:手握如此强大的工具,我们是主动驾驭它,还是依赖它、害怕被替代,慢慢丧失创造力与好奇心?
作品不给出答案,只提供一个思考契机:你想和AI一起,构筑怎样的生活?

结语我们凭什么理解看不见的世界?
宇宙的声波刻进我们的物质里,嗅觉的变化替大脑提前预警,艺术让抽象的危机变得可感。
说到底,感官就是理解宏大命题的入口。

就像马克说的,绝大多数宇宙规律居然能被人类凭直觉理解,这本身就是奇迹:地球上的物理法则和宇宙各处一模一样,演化给了我们感知声音与光波的感官,宇宙到处都是这些东西。
我们生于一颗小小的星球,却对宇宙拥有惊人的直觉。
这套循环,无比动人。