霍金与哈妥假设,引导我们现在这个宇宙出现之前的所有宇宙都是从“无”(真正的空,数学上的“无”)中形成的,这一切都发生在某个有限的假想时间之前。
他们考虑了具有那个性质的所有宇宙。
他们观察它们。
有好多。
然后他们将量子世界的基本原则置于这些宇宙之上:并非挑出其中的一个让它随后演化出我们现在的现实,而是将它们全部放入模型。写在纸上,这意味着他们用“加号”将这些宇宙加到一起,他们认为这些宇宙之和就是我们所在的宇宙被外部看到的样子——如果有人能够从外面,也就是在普朗克墙之外看的话。他们的数学方程式今天被称为哈妥-霍金宇宙波函数,它的初始条件,就是那个认为所有应该被考虑到的可能宇宙就是那些无中生有出现的所有宇宙的假设,被称为“无边界猜想”。
作为一个年轻的宇宙,我们的宇宙,及其所有可能状态,在他们的眼中,没有开端。
然后它演变成了我们的宇宙,在有限的假想时间之后,当时间和空间开始有了意义之时。
这究竟意味着什么在这里并不重要。
疯狂的是他们做到了。
他们写出了整个宇宙在数学上的初始条件。他们从数学上解决了我们的宇宙如何从一无所有中出现。
现在让我小心谨慎地泼一些凉水:这并不代表故事的结束。不幸的是,在哈妥与霍金所创建的数学框架中进行任何计算几乎都十分困难(如果不说不可能的话)。
尽管如此,凭借写出这些方程式,他们已然成为人类历史上给出数学方程式以描述我们宇宙的现实存在的起源及随后演化的第一人。
人类历史上一个了不起的里程碑。
人类在试图揭示自然规律的道路上已经走了几千年。
我们对于这些规律的认知从那时到现在已经有了很大的变化和提高。
一百年前,爱因斯坦提出了思考引力的一个新视角,我们知道不仅在我们脚下挖掘地球的考古工作能告诉我们历史,观察星空也一样能找出我们宇宙的过去。几乎就在同样的时期,许多科学家开始发现那些不可思议的量子理论统治着我们的微观世界。
然后,三十年前,借着自己发现的黑洞蒸发理论的鼓舞,霍金和哈妥又大胆地猜想并提出了描述所有一切起源的数学方程式。
或许,未来会证明他们的洞见有着深层的错误,当然,对于所有超前于实验的理论,实验最终都会给出它的局限,但这并不重要。重要的是,关于我们宇宙起源的问题进入了一个全新的时代,在这个时代中,这个问题至少能够通过数学物理的方式来探讨研究。
然而,霍金关于利用不同的(假想的)时间来考虑所有可能宇宙的想法并非凭空产生。它来自二十世纪一些最聪明的头脑之中,例如保罗·狄拉克和理查德·费曼,是他们提出了开创性的想法,并在此之上建立了我们整个现代量子场理论。
这个场景下的可见宇宙依然是一个半径大约为一百三十八亿光年的球体。它也是我们可以观测到的最大范围。而且,再一次,仔细想来非常有趣,当我们收集来自外太空的光线与信号,当这些光来自越来越远、越来越大的空间之外时,我们所看到的不仅是很久以前,更是宇宙很小体积的时候。
我们的祖先们并不知道这些。
你马上也会看到,相反的一面也同样正确。
你现在将要再次出发去非常小的世界,但这次你将比以前走得更远。在那里,你将发现一扇通往全新现实的窗户,那是一个比你能够想象的大得多的现实世界。比那些永久暴胀所产生的泡泡外的泡泡外的泡泡还大。
在宏大之中,你找到了微小。
在微小之中,现在你将找到宏大。
但你要去哪里寻找?