的儘可能的小。然而，這些差別在暴漲時被放大了。在暴漲時期結束之後，留下的宇宙是一些地方比另一些地方膨脹得稍快一些。在膨脹稍慢的區域，物質的引力吸引使膨脹進一步減慢。該區域最終會停止膨脹，並且收縮形成星系和恆星。這樣，無邊界設想可以解釋我們四周看到的所有複雜結構。然而，它沒有給宇宙作出單獨的預言。相反地，它預言整整一族可能的歷史，每一個歷史都具有自己的機率。也許可能有這樣的歷史，工黨在上次英國競選中取勝，雖然這種機率很小。

無邊界設想對於上帝在宇宙事務中的作用含義極其深遠。人們現在廣泛接受，宇宙按照定義很好的定律演化。這些定律可能是上帝欽定的，但是他似乎不去幹涉宇宙去違反這些定律。然而，直到不久以前，人們都認為這些定律不能適用於宇宙的開初。那就要依賴上帝去旋緊發條，並讓宇宙順著他的意願的方式去執行。這樣，宇宙的現狀是上帝對初始條件選擇的結果。

然而，如果某種像無邊界設想的東西是正確的話，則情況就會大大改觀。在那種情形下，物理定律甚至也適用於宇宙的開端，這樣上帝就沒有選取初始條件的自由。當然他在選取宇宙要服從的定律上仍然具有自由。然而，這裡並沒有許多選擇的餘地。也許只存在很少數目的定律，這些定律是自洽的，並能導致像我們自己這麼複雜的生物的存在，他能詢問什麼是上帝的性質。

甚至即使只存在唯一的一族可能的定律，它也只不過是一族方程。究竟是什麼東西將生命之火賦予這些方程，使之產生一個受它們制約的宇宙呢？難道終極的統一理論是如此之咄咄逼人，以至於其自身的實現成為不可避免？雖然科學能解決宇宙如何啟始的課題，它仍然無法回答這個問題：為何宇宙必須存在？我對此沒有答案。

十、黑洞的量子力學＇15＇

本世紀的最初三十年出現了三種理論，它們激烈地改變人們對物理和實在本身的觀點。物理學家們仍然在探討它們的含義以及嘗試把它們調適在一起。這三種理論是狹義相對論（1905年）、廣義相對論（1915年）以及量子力學理論（大約1926年）。阿爾伯特·愛因斯坦是第一種理論的主要建立者，是第二種理論的單獨建立者，並且在第三種理論的發展中起過重要的作用。因為量子力學具有隨機的和不可確定性的因素，所以愛因斯坦從未接受它。他的態度可用他經常被引用的〃上帝不玩弄骰子〃的陳述來總結。然而，由於不管是狹義相對論還是過子力學都能夠描述可被直接觀察的效應，所以絕大多數物理學家欣然同意，接受它們。而另一方面，由於廣義相對論似乎在數學上過於複雜，不能在實驗室中得到檢驗，而且是似乎不能和量子力學相協調的純粹經典的理論，所以它在大部分場合沒有受到理會。這樣，在幾乎半個世紀的歲月裡，廣義相對論一直處於沉悶的狀態。

＇15＇作者注：此文於1977年1月發表在《科學美國人》上。

從本世紀六十年代初開始的天文觀測的偉大擴充套件，發現了許多新現象，諸如類星體、脈衝星和緊緻的X射線源。這一切表明非常強大的引力場的存在，這種引力場只能由廣義相對論來描述，所以對廣義相對論的經典理論的興趣又被重新喚起。類星體是和恆星相似的物體，如果它們處於由它們的光譜的紅化所標誌的那麼遙遠的地方，則必須比整個星系還要亮好幾倍。脈衝星是超新星爆發後快速閃耀的殘餘物，它被認為是超密度的中子星。緊緻的X射線源是由外空飛行器上的儀器所揭示的，也可能還是中子星或者是具有更高密度的假想的物體，也就是黑洞。

物理學家在把廣義相對論應用到這些新發現的或者假想的物體時，所要面臨的一個問題是，要使它和量子力學相協調。在過去的幾年中有了一些發展，使人們產生了一些希望，也就是不必等太久的時間我們將獲得一種完全協調的量子引力論，這種理論對於宏觀物體和廣義相對論相一致，而且可望避免那種長期折磨其他量子場論的數學上的無窮大。這些發展就是最近發現的和黑洞相關的某些量子效應，它們為在黑洞和熱力學定律之間提供了令人注目的聯結。

讓我簡述一下黑洞是如何產生的。想象一顆具有十倍太陽質量的恆星。在它的大約十億年壽命的大部分時間裡，該恆星在其中心把氫轉化成氦而產生熱。釋放出的能量會產生足夠的壓力，以支援該恆星去抵抗自身的引力，這就產生了半徑約為太陽半徑五倍的物體。從這種恆星表面的逃逸速度大約是每秒一千公里。也就是說，一個以小於每秒一千公里的速度從該恆星表