科学家们是如何探索宇宙的

宇宙膨胀的发现是20世纪的伟大的智力革命之。它完全出乎意外，而且彻底改变了有关宇宙起源的讨论。如果星系正在相互运动离开，则它们在过去必然更力刚妾近。我仃3从现在的膨胀率，可以估计它们在100亿-150亿年前必须非常接近。爱因斯坦的广义相对论意朱着，宇宙和时间本身有过在一个可怕的爆炸中的开端。这就解释了夜空为何黑暗：恒星发光的时间不可能比100亿-150亿年，也就是从大爆炸迄今的时间更久。我们对如下观念熟视无睹，即事件总是由更早的事件引起，后者依序又是由比它还要早的事件引起。存一个向过去延展的因果，陛之链。但是假定这条链有一个开端。假定存在第一个事件，那么它的肇因又是什么呢？许多科学家不愿意面对这个问题。他们企图逃避它，要么像俄国人那样宣布宇宙没有开端，要么坚持说宇宙的升端小属于科学王国的范畴，而是属于形而上学或宗教。依我看来，这不是任何真正的科学家应该采取的立场。如果科学定律在宇宙的开端处暂时失效。它们不也可以在其他时间失效吗？如果定律只能有时成立则不能称之为定律。我们必须试图在科学的基础上理解宇宙的开端。它也许是超过我们能力之外的任务．但是我们至少应该进行尝试。

彭罗斯和我证明的定理指出，宇宙必须有过一个开端，这些定理并没有对开端的性质给出很多信息。它们指出，宇宙从一个大爆炸的一点起始。在大爆炸处整个宇宙和其中的一切都被挤压到这个无限密度的单一的点中。爱因斯坦的广义相对论在这一点失效，所以不能被用来预言宇宙是如何起始的。人们面临的局面似乎是，宇宙起源的问题属于科学范畴之外。科学家不应满足于这个结论。正如在第一章和第二章中指出的，广义相对论在大爆炸邻近失效的原因是，它没有和不确定性原理相合并。爱因斯坦基于上帝不掷骰子的论断反对量子理论中的这个随机元素。然而所有证据表明，上帝是一名地道的赌徒。人们可以将宇宙认为是一个庞大的赌场，在每一个场合下骰子都在滚动或者轮子都在旋转。因为在你每回投掷骰子或者转动轮子之际都有输钱的风险，你也计会认为开赌场是一种非常冒险的营生。但在非常多次的赌博之后，虽然不能预言任何特定赌博的结果，却能预言得失的平均结果。赌场的经营者保证概率平均的结果对他们有利。这就是为什么赌场的经营者如此富裕。你赢他们的仅有机会是把你所有的钱押下去掷几回骰子或者转几回赌轮。

宇宙的情景也是一样。当宇宙尺度很大，正如它今天这样盯，骰子被投掷的次数极为巨大，其平均结果就会得出某种可预见的东西。这就是为何对于大系统经典定律有效的原因。但是，当宇宙尺度非常微小时，正如它在邻近大爆炸的时刻，投掷骰子的次数很少，而不确定性原理则非常重要。因为宇宙不停地滚动骰子，看看下一步还会发生什么，它就不像人们以为的那样仅仅存在一个历史。相反地，宇宙应该拥有所有可能的历史，每种历史各有其概率。宇宙必须有这样的一种历史，伯利兹囊括了奥林匹克运动会的所有金牌，虽然也许其概率很小。

宇宙具有多重历史的思想听起来像是科学幻想，但是它现在被当作科学事实而广被接受。正是理查德·费恩曼提出了这个思想，他不仅是一位伟大的物理学家，也是一位有趣的人物。我们现在从事的是把爱因斯坦的广义相对论和费恩曼的多重历史的思想合并成一个完备的统一理论，该理论将描述在宇宙中发生的一切事物。如果我们知道宇宙的历史是如何开始的话，这个统一理论就使我们能够计算宇宙将如何发展。但是统一理论自身并不告诉我们宇宙如何开始，或者说初始条件是什么。为此，我们需要所谓的“边界条件”，也就是告诉我们在宇宙的前沿，或者在空间和时间的边缘上发生什么的规则。