时间简史续编-第10部分
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定性的追求，而喜欢高或然性，从而快速地朝理解宇宙性质的终极目标前进。
史蒂芬·霍金
1981年在梵蒂冈召开宇宙学会议时，我又重新唤起了对宇宙开端和命运问题的兴趣。之后我们受到教皇的召见，他刚从那次谋杀中恢复过来。他告诉我们，研究宇宙在大爆炸后的演化是可以的，但是由于大爆炸本身是创生的时刻，因而是上帝的事务，所以我们不应该去询问那个时刻本身。我高兴的是，那时候他不知道，我在会议上刚发表的论题是，空间时间为有限的、但是没有边界的可能性，这表明它没有开端，也就是创生的时刻。
因为这篇论文相当技术性，并且采用了一个令人敬畏的题目《宇宙的边界条件》，所以关于宇宙起始的含义不是一下子就那么一目了然。我在该论文中提出：空间和时间在范围上有限，但是自己包容起来，而没有边界或边缘；正如地球的表面面积是有限的，却没有边界或边缘一样。在我所有的旅行中，我从未从世界的边缘掉下去。
在梵蒂冈会议期间， 我不知道如何利用这个思想对宇宙行为作预言。 但是在1982和1983年间，我和我的朋友兼同事加州大学圣他巴巴拉分校的詹姆·哈特尔合作。我们指出如何利用这个无边界思想，在量子引力论中计算出宇宙的态。
如果无边界设想是正确的，则不存在奇性，而科学定律，就在包括宇宙开端的任何地方都成立。宇宙开始的方式就由科学定律所决定。我成功地实现了发现宇宙如何开始的抱负。但是我仍然不知道它为什么要启始。
詹姆·哈特尔
詹姆·哈特尔是史蒂芬·霍金的哈特尔霍金设想的合作者。他现为加州大学圣他巴巴拉分校的物理教授，他的研究方向主要是相对论和引力。
在量子力学中，我们是用一个系统的波函数来描述它。因此，我们能计算看到的东西的机率。例如，在宇宙的情形下，我们也许对它的大小、形状，以及它能显示出空间的三维几何感兴趣。波函数允许我们计算其他不同答案的机率。所以我们也研究其他可能的模式。可是，我们的宇宙不是这样，我们生活在固定的一个量子态中，因此产生了一个有趣的问题：根据什么原则，从许多可能的宇宙态中特别选出一种态，使我们得到一种机制，用以预测或者联接现有宇宙的不同特征？
邓尼斯·西阿玛
史蒂芬的〃量子宇宙论〃，或者更通俗点讲〃宇宙的波函数〃是一个新的物理设想。它是说，使用量子力学计算宇宙的行为，要牵涉到高度技巧性的步骤，这些步骤代表了物理作用方式的新假设；因此它们是有争议的，是还没有被确立起来的。
可是，他想指出的是，如果用他建议的步骤计算出宇宙的波函数，那么就能算出宇宙会像什么样子。这是一种非常聪明和卓越的建议，但是并没有公认一定会成功。他和他的学生，以及世界上其他地方的人，都在看真实的宇宙是否具有和他设想的理论含义相同的性质，以此来检验这个新理论。他的观点是：这会导致一系列成功的思想。但是，目前这一切还都处于争议的阶段。
在经典物理中，人们可以给定所有粒子在同一个时刻的位置和速度，从而描述一个系统的状态。另一方面，在量子物理中，粒子不具有精确定义的位置和速度。相反的，人们所能提供最完整的描述只是所谓的波函数。这可以认为是提供在不同位置上找到该粒于的概率。人们不必再指明该粒子的速度。这些在不确定性规定的程度上由波函数决定。
在量子理论中，宇宙的态可由所谓的宇宙波函数来描述。它提供了现在空间为以不同方式弯曲的或者翘曲的概率。空间几乎为平坦的概率最大，但是哈特尔和霍金的无边界设想预言，在空间几何中的小波浪的概率相当大。这些对应于引力波，现在人们正用非常精密的测量手段去检测它们。
基帕·索恩
描述量子引力也就是广义相对论和量子理论的结合，有许多方法。我发现最富有魅力的，是哈特尔和霍金在描述把量子力学和引力结合在一起时所采用的方法。我觉得这很合我意。当你在科学（譬如物理学）的最前沿探索时，必须大大地仰仗你自己的体会和感觉。你必须决定你的研究方向，或者为学生指出哪个方向较有可为。这一类指导必须来自于直觉，来自于天性。正如苏联同事所说的，来自于心肝。我打从我的心肝里感到它们是对的。
安东尼·赫维许
我想，过去二十年来最奇妙的事情是：我们现在能论证在时间开端后的一百万分之一秒前发生的事。宇宙具有奇性的起始是一个令人惊异的观念。但是，能够有意义地谈论及争议那么早宇宙的物理，对我而言无疑是一场革命。尤其回顾我自己的一生，想到过去我们甚至不知道宇宙是演化的或是稳态的，真是感慨不已。
这还引起了令人敬畏的哲学问题，诸如时间有无开端，以及这个问题的真正含义。要使物理学家真正掌握这些问题是困难的。
约翰·惠勒
许多人在许多场合多次提出有关宇宙起源的问题：它是如何启始的？
当爱因斯坦第一次探索自己的理论，发现理论断言宇宙不能永远维持尺度不变时，他不信任它的预言。为什么他如此不相信呢？因为他心目中的伟大英雄斯宾诺莎在很久以前反驳了圣经中的太初创世的思想；斯宾诺莎说过：〃在不存在任何可以告知钟表何时启始之前的东西，钟表存在何方？〃这听起来很矛盾。
当然，当最后发现宇宙在膨胀时，爱因斯坦告诉他和我伟大的朋友乔治·伽莫夫：〃这是我研究生涯中的最大错误。〃
从此以后，他和我都把宇宙膨胀的预言当做强而有力的证据，认为是某种和人类以前理解的一切截然不同的东西，是人类被赋予探索空间和宇宙运行方式的能力的最强有力的证据，以及我们有朝一日能解开这些秘密的最伟大象征。可是，我认为按照量子力学，我们对诸如宇宙如何开端这类问题会有更深刻的洞察，因为我们在那里意识到了时间的概念本身是一种理想化。〃时间〃这个词不是上帝从天上赐予我们的礼物；时间的观念是人们发明的一个词。。如果它牵涉着一些困惑，应是谁的过错？那是我们发明使用这个词的过错。
有一次，我在德州奥斯汀市一个咖啡馆的男厕所看到了一行涂鸦：〃时间是大自然避免使所有事情同时发生的方法〃，这是我们通常解释时间的简要说法。但是，我们用量子力学观点越深入地探究时间，就得到越多洞察，时间本身也就越显得微妙，在彻底理解这全部图像的过程中，需要解决的困惑就越繁重。
所以，任何询问宇宙如何开始的人都应反躬自问：〃你从何处得到时间观念的？〃
在量子力学中，电子的位置是不确定的。这种不确定性在正常情形下是可以忽略的，但是它在原于距离尺度下变成很重要，以至于诸如〃原子在何处？〃的问题没有什么意义的答案。类似地，在量子引力中也存在空间时间几何的不确定性。这种不确定性在正常情形下也是可以忽略的，可是它在非常微小的距离尺度和时间间隔下变得很重要，以至于诸如〃现在什么时候？〃的问题没有什么意义。尤其是，这意味着时间概念在非常接近大爆炸时变成没有意义。
史蒂芬·霍金提出，使用虚时间也许能取得一些进展。虚时间和实时间的关系，犹如虚数和实数的关系。虚时间物理是物理学的爱丽丝奇境； 例如， 粒子可以运动得比光还快，甚至可在（虚）时间中向后运动。当然，当描述变成对量子力学的一种近似时，每件事都是对的，没有人可比光运动得更快或者在（实）时间中向后运动。
詹姆·哈特尔和史蒂芬·霍金提出一种方法，把虚时间技巧用到量子宇宙论中，并用它来分析极端简化了的宇宙模型。虽然该模型比实在宇宙大为简化，当它用经典广义相对论处理时，具有大爆炸奇性，但是它的量子力学形式却根本没有奇性。哈特尔和霍金成功地用所谓历史前的时间来取代奇性。
哈特尔霍金思想是否能成功地应用于实在宇宙，仍是一个未解决的问题。
克里斯多福·伊宣蒙
克里斯多福·伊宣蒙是伦敦帝国学院的理论物理教授：他研究广义相对论和量子物理之间的关系。
从〃无〃中创生的观念当然是非常激动人心的，这是使人极感兴趣的东西。哈特尔霍金的从〃无〃创生的图像，实际上是以非技术性术语非常形象化地描述数学。你瞧，物理学中正常发生的东西是，在具有传统的因果性和决定性观念的地方，如果给你某个特殊时刻的态，你就能唯一地算出后来某个时刻的态。那就是人们所说的因果性。按照这个观点，你永远不能从〃无〃中创生，事实上你根本不可能有创生。你真正拥有的一切是变化：因果性变化，可是这变化属于已经存在那里的东西。这种变化也许牵涉到创生，例如你在CERN＇9＇ 的粒子加速器看到基本粒子相碰撞而出现一堆新粒子；那看起来像创生，但是你其实只是把能量从一种形式转变成另一种形式，而这整个系统纯粹是因果性和决定性的，每一件东西都只是以通常的方式流动，你肯定不是从〃无〃中生〃有〃。
＇9＇ CERN是欧州核子研究组织，在瑞士日内瓦附近。
在广义相对论中，由于时间和空间在公式中表达的方式，使实际谈论时间的创生成为可能。麻烦的是，在经典理论中，当空间和时间〃开始形成〃时，实在的点本身是数学中的奇点，数学失效了，所以它不能给你一个创生论。你在传统的宇宙论中所能说的是，存在许多不同的可能宇宙，它们所有都和爱因斯坦方程式相符合。我们恰巧在这个宇宙中生活的事实，毋宁说纯粹是出于偶然。你不能赋予任何理由甚至在原则上也不能。你所能说的一切是条件陈述：假定宇宙在这一时刻处在这个状态，则它在以后的时刻将处于那个状态。它是条件性类型的演化。
然而，当你谈到虚时间，就有一个奇怪的可能性，也就是〃现在〃不一定要有一连串的过去时刻。如果我们从现在这一时刻往过去回溯，在很长的时间内一切都完全正常地进行，甚至在虚时间中也是如此。只要你使用这个唯象的时间，看起来就像你在通常时间里回溯过去。
但是随着你往以前退去，越来越接近传统的实时间图像中变成原点之处，你就发现时间的性质在改变，复的或虚的变得越来越有份量。最后，在经典理论中应该是奇点的东西被抹平了，你就得到这张漂亮的图画，这些碗状的宇宙创生图像。那里没有起点，只是某种光滑的形状。
哈特尔和霍金所发现的是，如果你假设，宇宙在虚时间里的过去历史图像是所有可能的、恰好和我们现在时刻字宙相符的这类形状、而你多多少少用传统量子力学方式来解释之，至少在原则上你会得到整个宇宙唯一的波函数。
这样，你就得到了这个没有过去的美妙图画，宇宙根本不从任何东西产生出来。因为它是一个自洽的数学结构，所有你真正能说的是宇宙存在。和从某点创生宇宙的图景不一样，这宇宙没有过去，因为没有任何它在其中创生的东西。
如此，宇宙从〃无〃中创生的说法，实际上有一点用词不当；这是词汇〃无〃的误用。它不只是指在空虚的空间中出现宇宙，你也许可以把这空间称为〃无〃：因为甚至连创生事件也不存在，所以根本不存在任何东西！
在这些理论中，动词过去时态的使用变成不恰当。当然，在人们相信实时间时就建立了时态。不幸的是，我们还没有在虚时间中表示时态的语言形式。因此，在这层意义上，说〃从无中创生〃肯定是误导的。它对于这个在预先存在的时间中忽然出现的宇宙图像很合适，可是它并不是哈特尔霍金态的贴切描述。
史蒂芬·霍金
为了预言宇宙是如何起始的，人们需要在时间开端处也能成立的定律。在实时间内只存在两种可能性：或者时间往过去回溯直至无穷，或者时间在一个奇点处有一个开端。人们可以把实时间认为是从大爆炸起到大挤压止的一根直线。但是，人们还可以考虑和实时间成直角的另一个时间方向。这叫做时间的虚方向。在时间的虚方向，不必要任何形成宇宙开端或终结的奇点。
在虚时间里，没有科学定律在该处失效的奇点，也没有人们需要在该处乞求�
