011第八章　宇宙的起源和命运-第4部分

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原理导出。正如任何其他的科学理论，它原先可以是出于美学或形而上学的原因而被提
出，但是对它的真正检验在于它所给出的预言是否与观测相一致。然而，在量子引力的
情况下，由于以下两个原因这很难确定。首先，正如将在下一章　所要解释的，虽然我
们对能将广义相对论和量子力学结合在一起的理论所应具有的特征，已经知道得相当多，
但我们还不能准确地认定这样一个理论。其次，任何详尽描述整个宇宙的模型在数学上
都过于复杂，以至于我们不能通过计算做出准确的预言。所以，人们不得不做简化的假
设和近似——并且甚至这样，要从中引出预言仍是令人生畏的问题。
　　　　在对历史求和中的每一个历史不只描述空间—时间，而且描述在其中的任何东西—
—包括像能观察宇宙历史的人类那样复杂的生物。这可对人择原理提供另一个支持，因
为如果任何历史都是可能的，就可以用人择原理去解释为何我们发现宇宙是现今这样子。
尽管我们对自己并不生存于其中的其他历史究竟有什么意义还不清楚。然而，如果利用
对历史求和可以显示，我们的宇宙不只是一个可能的，而且是最有可能的历史，则这个
量子引力论的观点就会令人满意得多。为此，我们必须对所有可能的没有边界的欧几里
德空间—时间进行历史求和。
　　　　人们从无边界假定得知，宇宙沿着大多数历史的机会是可以忽略不计的，但是有一
族特别的历史比其他的历史有更多机会。这些历史可以描绘得像是地球的表面。在那儿
与北极的距离代表虚的时间，并且离北极等距离的圆周长代表宇宙的空间尺度。宇宙是
从作为单独一点的北极开始的。当你一直往南走去，离开北极等距离的纬度圈变大，这
是和宇宙随虚时间的膨胀相对应（图8。1）。宇宙在赤道处达到最大的尺度，并且随着虚
时间的继续增加而收缩，最后在南极收缩成一点。尽管宇宙在北南二极的尺度为零，这
些点不是奇点，并不比地球上的北南二极更奇异。科学定律在这儿有效，正如同它仍在
地球上的北南二极有效一样。



　　　　图8。1
　　　　然而，在实的时间里宇宙的历史显得非常不一样。大约在100或200亿年以前，它有
一个最小的尺度，这相当于在虚时间里的最大的半径。在后来的实时间里，宇宙就像由
林德设想的紊乱暴涨模型那样地膨胀（但是现在人们不必假定宇宙是从某一类正确的状
态产生出来）。宇宙会膨胀到一个非常大的尺度，并最终重新坍缩成为在实时间里看起
来像是奇点的一个东西。这样，在某种意义上说，即使我们躲开黑洞，仍然是注定要毁
灭的。只有当我们按照虚时间来描绘宇宙时才不会有奇点。
　　　　如果宇宙确实处在这样的一个量子态里，在虚时间里宇宙就没有奇点。所以，我近
期的工作似乎完全使我早期研究奇点的工作成果付之东流。但是正如上面所指出的，奇
点定理的真正重要性在于，它们指出引力场必然会强到不能无视量子引力效应的程度。
这接着导致也许在虚时间里宇宙的尺度有限但没有边界或奇点的观念。然而，当人们回
到我们生活于其中的实时间，那儿仍会出现奇点。陷进黑洞那位可怜的航天员的结局仍
然是极可悲的；只有当他在虚时间里生活，才不会遭遇到奇点。
　　　　上述这些也许暗示所谓的虚时间是真正的实时间，而我们叫做实时间的东西恰恰是
子虚乌有的空想的产物。在实时间中，宇宙的开端和终结都是奇点。这奇点构成了科学
定律在那儿不成立的空间—时间边界。但是，在虚时间里不存在奇点或边界。所以，很
可能我们称之为虚时间的才真正是更基本的观念，而我们称作实时间的反而是我们臆造
的，它有助于我们描述宇宙的模样。但是，按照我在第一章　所描述的方法，科学理论
仅仅是我们用以描述自己所观察的数学模型，它只存在于我们的头脑中。所以去问诸如
这样的问题是毫无意义的：“实”的或“虚”的时间，哪一个是实在的？这仅仅是哪一
个描述更为有用的问题。
　　　　人们还可以利用对历史求和以及无边界假设去发现宇宙的哪些性质可能发生。例如，
人们可以计算，当宇宙具有现在密度的某一时刻，在所有方向上以几乎同等速率膨胀的
概率。在迄今已被考察的简化的模型中，发现这个概率是高的；也就是，无边界假设导
致一个预言，即宇宙现在在每一方向的膨胀率几乎相同是极其可能的。这与微波背景辐
射的观测相一致，它指出在任何方向上具有几乎完全同样的强度。如果宇宙在某些方向
比其他方向膨胀得更快，在那些方向辐射的强度就会被一个附加的红移所减小。
　　　　人们正在研究无边界条件的进一步预言。一个特别有趣的问题是，早期宇宙中物质
密度对其平均值小幅度的偏离，这些偏离首先引起星系，然后是恒星，最后是我们自身
的形成。测不准原理意味着，早期宇宙不可能是完全均匀的，因为粒子的位置和速度必
定有一些不确定性或起伏。利用无边界条件，我们发现，宇宙事实上必须是从仅仅由测
不准原理允许的最小的可能的非均匀性开始的。然后，正如在暴涨模型中预言的一样，
宇宙经历了一个快速膨胀时期。在这个期间，开初的非均匀性被放大到足以解释在我们
周围观察到的结构的起源。在一个各处物质密度稍有变化的膨胀宇宙中，引力使得较紧
密区域的膨胀减慢，并使之开始收缩。这就导致星系、恒星和最终甚至像我们自己这样
微不足道的生物的形成。因而，我们在宇宙中看到的所有复杂的结构，可由宇宙无边界
条件和量子力学中的测不准原理给予解释。
　　　　空间和时间可以形成一个没有边界的闭曲面的思想，对于上帝在宇宙事务中的作用
还有一个深远的含义。随着科学理论在描述事件的成功，大部分人进而相信上帝允许宇
宙按照一套定律来演化，而不介入其间促使宇宙触犯这些定律。然而，定律并没有告诉
我们，宇宙的太初应像什么样子——它依然要靠上帝卷紧发条，并选择如何去启动它。
只要宇宙有一个开端，我们就可以设想存在一个造物主。但是，如果宇宙确实是完全自
足的、没有边界或边缘，它就既没有开端也没有终结——它就是存在。那么，还会有造
物主存身之处吗？
　　　　　



　　　　　　　　


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