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第9部分

西。我們不能從我們宇宙之中將其推匯出來。而另一方面,如果宇宙是處於無邊界狀態,在原則上,我們就能在不確定性原理容忍的限制之內完全確定宇宙應如何執行。

如果宇宙處於無邊界狀態,那對於科學而言就太好了,但是我們如何才能知道事情究竟是否如此呢?其答案是,無邊界設想對宇宙應如何執行作出了明確的預言。如果這些預言不與觀測相符合,則我們就能得出結論說,宇宙不處於無邊界狀態。這樣,在哲學家卡爾·波普定義的意義上說,無邊界設想是一種好的科學理論:它可被觀測證偽。

如果觀測不與預言相符合,我們就知道在可能歷史的種類中必須有奇性。然而,這就大致上是我們知道的一切。我們不能計算出這種奇性歷史的機率,因此我們不能預言宇宙應如何執行。有人也許會認為,如果不可預見性只發生在大爆炸處,那不會太礙事,那畢竟是一百億或二百億年以前的事。但是,如果可預言性在大爆炸的非常強引力場中失效,那麼只要恆星坍縮它也會失效。這種事件僅在我們的銀河系中每週就會發生幾次。我們的預言能力甚至按照天氣預報的標準來說也是非常差勁的。

當然,人們還會說,我們根本不必在乎發生在一顆遙遠恆星處的可預言性的失效。然而,在量子理論中任何不被實際上禁止的東西都能夠並將要發生。這樣,如果可能歷史的種類中包括奇性空間的話,這些奇性可在任何地方發生,而不僅在大爆炸處以及坍縮星之中。這意味著,我們不能預言任何東西。反過來說,我們能夠預言事件的這一事實是反對奇性並贊同無邊界設想的實驗證據。

那麼無邊界設想為宇宙做出什麼預言呢?第一個預言是,因為宇宙的所有可能的歷史在廣延上都是有限的,所以人們用來作為時間測度的任何量都必須有一個最大值和一個最小值。這樣宇宙就有一個開端和一個終結。在實時間中的開端即是大爆炸奇點。然而在虛時間中這個開端就不再是奇點。相反的,它有點像地球的北極。如果人們把地球表面的緯度當作時間的類似物,則可以說地球的表面從北極開始。然而,北極是地球上完全普通的一點。它沒有任何特殊之處,同樣的定律在北極正如同在地球上的其他地方同樣地成立。類似的,我們用來標誌作〃在虛時間內宇宙的啟始〃的事件是時空中的一個通常的點,正如其他的點那樣。科學定律在開端處正如在其他地方一樣成立。

人們從和地球表面的類比,也許會預料到,正如北極和南極相似一樣,宇宙的終結會和開端相類似。然而,北南二極是對應於虛時間中的宇宙歷史的開端和終結。如果人們把對歷史求和的結果從虛時間向實時間延拓,就會發現宇宙在實時間中的開端和它的終結可以非常不同。

約納遜·哈里威爾和我對無邊界條件的含義作過一個近似計算。我們把宇宙當作一個完全光滑和均勻的背景來處理,在這個背景上存在密度的小微擾。宇宙在實時間中從非常小的半徑開始膨脹。最初的這種膨脹被稱作暴漲,也就是說,宇宙尺度在比一秒還要短暫非常多的每一時間間隔中得到加倍,這正如在某些國家中每一年價格都要加倍一樣。第一次世界大戰後的德國也許創下了通貨膨脹的世界紀錄,一捆麵包的價格在幾個月的時間內從一個馬克漲到一百萬馬克。但是沒有任何東西可與似乎在極早期宇宙發生過的暴漲相比擬,宇宙尺度在一秒的極微小的部分時間內至少增加了一百萬億億億倍。這當然是發生在當局政府之前的事。

暴漲在如下意義上來說,是件好事,它產生了一個在大尺度上光滑而均勻的宇宙,而且這個宇宙以剛好避免坍縮的臨界速度膨脹。它還能在相當嚴格的意義上把宇宙的所有內容從無中創生出來,這是暴漲的又一好處。當宇宙像北極那樣的一個單獨點時,它不包含有任何東西。然而,在我們可觀測到的宇宙部分至少有十的八十次方顆粒子。所有這些粒子從何而來呢?其答案是,相對論和量子力學允許物質從能量中以粒子反粒子對的形式創生出來。那麼能量又是從何而來以創生物質呢?其答案是,它是從宇宙的引力能中借來的。宇宙虧欠了極大數量的負引力能的債務,它剛好和物質的正能量相平衡。其結果便是凱恩斯經濟學的勝利:一個充滿物質的、充滿活力的正在膨脹的宇宙。引力能的債務只有在宇宙終結時才能償付清。

早期宇宙不能是完全均勻一致的,因為否則的話就會違反量子力學的不確定性原理。相反的,必須存在對均勻密度的一些偏差。無邊界設想意味著,這些密度差別是從它們的基態開始,也就是說,它們是和不確定性原理相一致