直觉告诉我们，复杂的事物源自更复杂的事物，但进化论认为，复杂源自简单。这是一幅倒置的图景。我喜欢这种组合的理念，你只需设置好一些条件，然后就让它们自由发挥吧。从这个角度来说，比起建筑，作曲更像园艺。

——布莱恩·伊诺

所有人手里都拿着自己喜爱的饮料。在心满意足的聊天声中，鸡尾酒杯中的冰块相互碰撞着，浮现出泡沫与一片深红。苗条的长发女士和西装革履的男士点亮了整个房间，那些男士脖子上还挂着亮闪闪的金项链，袖口上的袖扣也在闪闪发光。不过，这可不是盖茨比⁽⁸⁾举办的聚会，而是帝国理工学院一年一度的量子引力鸡尾酒会。

李·斯莫林，还有我的新朋友

鸡尾酒会的主人从头到脚一袭黑色装束——黑色高领毛衣、黑色牛仔裤和黑色风衣。我来帝国理工学院做博士后研究的第一天，就在布莱克特实验室外的走廊尽头看到了他，那个实验室位于理论物理系大楼的侧廊。他有着一头黑亮的乱发，蓄着黑色胡须，戴着黑色眼镜，十分引人注目。我很好奇他是谁，于是在他经过时，向他打招呼：“嗨！”他回道：“今天过得怎么样？”就这样，我们搭上了话。“你来自纽约吗？”我问。他确实来自纽约。

他就是我的新朋友，也就是李·斯莫林（Lee Smolin）⁽⁹⁾。斯莫林是圈量子引力理论（Loop Quantum Gravity）的创始人之一，当时正考虑在帝国理工学院找一份终身教职。在试图统一量子力学与爱因斯坦的相对论方面，圈量子引力理论和弦理论一样备受瞩目。与认为构成宇宙的基本元素是微小的弦理论不同，圈量子引力理论把空间本身视为一个由大小相同的圈交织而成的网络，这些圈的地位与弦理论中的弦相同。斯莫林刚刚完成了他的第三部著作，即《宇宙的本源：通向量子引力的三条途径》（Three Roads to Quantum Gravity），他已经迫不及待地把手稿寄给了编辑。我与他在细雨中漫步到了邮局，一起喝了一杯浓缩咖啡作为庆祝——这只是我们未来要一起喝的数百杯咖啡中的第一杯。

那天晚上，斯莫林把自己位于西肯辛顿的房子贡献出来举办这场酒会，而往年通常是在费伊·多克尔（Fay Dowker）家中举行。多克尔非常高兴，因为这样她就能作为客人成为当晚的最佳演讲者。她身材苗条、才华横溢、戴着眼镜，也是量子引力领域的先驱。在霍金手下做博士后时，多克尔教授的研究方向是虫洞和量子宇宙学，但她感兴趣的是因果集合论。几个小时之后，当多克尔像往常一样清楚透彻地讲述作为弦和圈替代物的因果集合时，众人便渐渐安静了下来。和圈量子引力理论一样，因果集合论不关心宇宙的构成，而把重点放在时空结构上。不过，因果集合论并不认为时空是由圈交织而成的，而是用一种以因果方式组织的离散结构来描述时空。因果集合论所设想的空间结构类似于滩头的沙粒。当我们从远处看时，看到的是均匀分布的一片沙子；当我们逐渐走近时，就可以看清单独的沙粒。在因果集合中，时空就犹如由沙子构成的沙滩，只不过它是由颗粒状的“原子”构成的。

那些主要研究弦理论的人也参与了关于量子引力的大讨论，比如美国理论物理学家凯洛格·斯特里（Kellogg Stelle），他是P膜（P-brane）的提出者，也是我的博士后导师之一。在数学上，膜是一种二维的可延展的事物，也即它会占据空间。P膜就是高维空间中的类似物。弦理论中所有的弦都能以P膜为端点。另一条通向量子引力的途径由克里斯·艾沙姆提出，他的哲学拓扑理论应用了仅仅“部分存在”的数学实体。在聚会上，研究通向量子引力的途径的博士后给其他人上了一堂量子引力理论课。面对这样的场景，我不仅感受不到智慧的碰撞，反而觉得自己缺乏那种能力和专注力，无法像其他人那样坐在潮湿的办公室里，趴在书桌上进行几个小时的数学计算。幸运的是，艾沙姆曾经表示，他相信我有能力在宇宙学领域有所成就，他鼓励我走出办公室，多接触音乐。在卡姆登（Camden）的爵士乐酒吧中，在人潮之中思考着物理学理念、做着计算，我觉得这确实能给我科研上的灵感，但这只是开始。理念开始在我的脑子里流淌，更多的改变即将到来。

当多克尔开始在客厅演讲时，我却在琢磨着另一个我整晚都在观察的人。他和斯莫林一样穿着一件黑色衣服，面色坚毅，与人说话时总是会露出一颗闪闪发光的金牙。看着他专注地听着多克尔的演讲，我猜测他是一位狂热的俄罗斯理论物理学家。后来我才发现，他是和斯莫林一起来的。当斯莫林注意到演讲结束后我依旧在四处游荡时，他便邀请我和他们一起走，他要和那位镶着金牙的朋友一同返回后者位于诺丁山的工作室。我非常好奇他那位朋友的研究方向，以及他属于量子引力的哪个学派。当我们一同走过伦敦街头雾气中时隐时现的明亮大街时，我必须很努力才能跟上他们跳跃性的谈话。我很快就意识到，这个家伙不是普通的物理学家，因为他们的对话是空前绝后的。两人从时空结构以及爱因斯坦关于时间与空间的相对论谈起，不过这并不是令我吃惊的部分。很快，他们就开始抛出各种关于波的数学概念，而不知为何，最后竟然谈到了音乐。那一刻，我对那位“金牙先生”越发好奇了。

这就是我与布莱恩·伊诺初次见面时的情景。到达他的工作室后，我们交换了电话号码，他还慷慨地让我随意使用他的自行车。那时，我还不知道他是谁，直到一个星期之后，我把与他见面的事告诉了一位朋友、乐队成员塔伊布（Tayeb）。塔伊布是英国-阿尔及利亚混血，同时也是一位很有天赋的贝斯手和乌德琴⁽¹⁰⁾手。听了我的话后，他被我的无知惊得目瞪口呆：“天哪，斯蒂芬……你遇到了一位大师！”

伊诺曾是英国摇滚乐队洛克希音乐团（Roxy Music）的成员，年轻时就是一位伟大的音乐革新者。当摇滚乐开始结合古典与前卫的影响力，并以一种新的音乐形式呈现出来时，他就是艺术摇滚和迷惑摇滚运动的参与者。摇滚乐手衣着华丽、发型时髦、妆容灿烂，想一想卢·里德（Lou Reed）、伊基·波普（Iggy Pop）和大卫·鲍伊（David Bowie）吧。伊诺是乐队的电子合成器专家，他能操纵精细的声音。在当时，电子合成器因其复杂性而显得格外美妙。早期的电子合成器必须由人来操作，这与今日只需按一个键就可以生成声音的电子合成器不同。洛克希音乐团很快就声名鹊起，伊诺为声名所累，所以他离开了乐团。他的音乐事业不仅没有因此受到影响，反而迅速发展起来。他一手打造了传声头像乐队（Talking Heads）和U2乐队，并且成就了一系列伟大的名字，这里只简单地列举其中几个：鲍伊、保罗·西蒙（Paul Simon）和酷玩乐队（Coldplay）。与此同时，他也没有放弃电子合成器，后来还成为传奇的雅马哈DX7合成器的世界级演奏者。

我很好奇，像伊诺这样的艺术家为什么会对时空和相对论感兴趣。随着我对他的了解不断深入，我终于明白，这对他而言并不是一件用来打发时间的事情，他也不是为了自己的健康才这么做。生活在伦敦的两年里，我发现伊诺正是被我称为“声音宇宙学家”的那一类人。他研究宇宙的结构不是因为受到了音乐的启发，而是以音乐为方法。他时常会发表一些评论，有时甚至对我的宇宙学研究产生影响。我们开始定期在他位于诺丁山的工作室聚会，那里成为我驶向帝国理工学院途中的一个休憩站。我们会一起喝杯咖啡，并交换一些关于宇宙学与乐器设计的理念，或者仅仅是放松一下，演奏一些伊诺最喜爱的马文·盖伊（Marvin Gaye）或费拉·库蒂（Fela Kuti）的歌曲。他的工作室成为我绝大多数创新性理念的发源地。之后，我会精神抖擞地走向帝国理工学院，带着满脑子的新想法，干劲十足地继续我的计算工作，或是与我的物理学家同事讨论和研究论文。

一天早上，当我走进伊诺的工作室时，我物理学研究生涯中的一个最难忘、最具影响力的时刻到来了。伊诺一如既往地在处理一个新曲调的细节，他把贝斯在某条音轨上调节正确，以协调那个比正常节拍稍微滞后一点的音。他不仅是氛围音乐领域的先驱，还是一位多产的艺术家。

在唱片《氛围音乐1:机场音乐》（Ambient 1: Music of Airports）的封面上，伊诺描述了自己的工作：“氛围音乐必须能够适应多个层次的听众的注意力，而不是特别关注某个层次，它必须是有趣的，又同样程度的可有可无。”他所寻求的是一种有关基调和氛围的音乐，而不是强迫听众去主动倾听。然而，创作一段听起来轻松的音乐绝非易事，所以他经常沉浸在细致入微的音乐分析中。

音乐视角中的傅立叶变换

在那个特别的早上，伊诺正在操纵电脑上的波形，以使它听起来像是在和瓦瓦莉安——一些声波的母语交流。令我大感震惊的是，伊诺正在操纵的可以说是宇宙中最基本的概念，也就是振动的物理学。对量子物理学家来说，正是振动的物理学描述了粒子。在量子宇宙学家看来，振动的客体（比如弦）在整个宇宙的物理学中可能扮演着关键的角色。很不幸，那些弦所演奏的量子音阶在精神和肉体上都是一种令人恐惧的无形之物，现在它却以声音的形式（也即振动的实际表现）出现在我面前。这种新的联系并不是我创造的，但它让我开始思考它对我的研究的影响，以及罗伯特·布兰登伯格曾经问我的问题：“宇宙的结构是如何形成的？”

声音是一种推动介质（如空气或固体）产生压力行波的振动。不同的声音产生的振动是不同的，进而产生不同的压力波。我们可以画出这些波的图像，即波形。每个波都有可测量的波长和高度，这是振动的物理学的一个关键点。对音波来说，波长决定了音的高低，而高度（或者说振幅）反映了音量的大小。

如果某些事物是可测量的，比如波的长度和高度，那么你就可以用一个数字来描述它。如果你能给予某些事物一些数字，那么你就可以把它们简单相加。这就是伊诺正在做的事情，即把不同的波形叠加起来，从而得到新的波形。他把简单的波形混合起来，以得到复杂的声音。

对物理学家来说，这种把波叠加起来的概念称为“傅立叶变换”（Fourier transform）。这是一个非常直观的理念，可以用往池塘里扔石子来说明。如果你往池塘里扔一颗石子，那么石子与水面的接触点就会辐射出确定频率的圆形波。如果你在第一个接触点附近投下另一颗石子，那么就会产生第二个圆形波，而源自两颗石子的波会发生干涉，形成一个更加复杂的波形。傅立叶理念的不可思议之处在于，它意味着一些简单的波形叠加起来可以形成任何波形。这些简单的“纯粹波”是一些周期性重复自身的波形，我们将在下一章详细讨论它们。

我和伊诺因为振动中的物理学而相知。我开始从一个混声音乐家的视角来看待物理学中的傅立叶变换，并将它视为一种创新的途径。伊诺借给我的自行车成为我大脑运动所需的交通工具。几个月来，跨学科思考的力量转变为了我的肾上腺素。对我来说，音乐不再仅仅是一种灵感、一种改变我看待问题的角度的方式，还是一种完善我的科研方法的必不可少的补充。我沉迷于解密罗塞塔石碑（Rosetta Stone）上有关振动的内容，其中描述了波是如何创造声音和音乐的，而这正是伊诺最擅长的；此外，还模糊地描述了早期宇宙中的量子行为，以及它是如何产生大尺度结构的。波与振动构成了共同的线索，我们面临的挑战是如何把它们联系起来，以绘制出一幅清晰的图像来展示宇宙结构形成和人类出现的过程。

宇宙是否也是一种即兴创作

那时伊诺正在做许多项目，其中之一被他称为“生成音乐”（Generative Music）¹。1994年，伊诺在自己的工作室向众多一头雾水的记者公布了生成音乐，同时发布了第一个生成软件。大约10年后，生成音乐的理念才趋于成熟，它其实是一种有声的摩尔纹。池塘水波通过互相干涉产生了复杂的波纹，它们具有无穷多种形态。这些波纹就是摩尔纹，它们由重复的波纹叠加而来，其种类无穷无尽。生成音乐是基于两个以不同速度播放的节拍的理念，而不是两颗产生波的石子。它随时间向前播放，只需输入简单的节拍，就能得到美丽又令人印象深刻的复杂性，也即一种不可预知的、无穷无尽的声音模式。它是“一种理念，有可能催生出一个系统或是一套规则，一旦建立起来，就会为你创造音乐……你从未听过的音乐”。在1975年发布的专辑《乐音》（Discreet Music）中，伊诺第一次尝试了摩尔纹。与2012年发行的录音室专辑《洛克斯》（Lux）一样，《乐音》也是他创作的长篇氛围音乐的重要组成部分。音乐变得不可控制、不可重复、不可预测，与古典音乐大为不同。最终得到的结果完全取决于你输入的内容，节拍还是音乐？

我逐渐意识到，伊诺的生成音乐和隐藏在宇宙最初时刻背后的物理学有着紧密的联系，后者展示了空无一物的宇宙是如何产生我们今日所见的复杂结构的。我不禁自问，宇宙结构是否也源自一种单一的、处于初始模式的波，就像伊诺的生成音乐那样？我需要傅立叶变换以及伊诺的音乐大脑中的灵感。毕竟，在运用傅立叶理念方面，他有着超越所有物理学家的直觉。我想发展这种直觉，并用它进行创造。那天早上，当我走向正在操纵各种波形的伊诺时，他微笑着对我说：“看，斯蒂芬，我正试图设计一个简单的系统，它被激活之后就能生成一首完整的曲目。”那一刻，我脑海中突然闪过一个念头。早期宇宙中有没有可能存在一种振动模式，它能生成我们现在生活于其中的复杂结构，以及构成我们的复杂结构呢？这些结构是否有可能具有即兴演奏的性质？这是我学到的有关即兴演奏的第一课。