文｜曉南
「哈姆雷特曾說：』即使把我關在果殼之內，我也仍自認為是無限空間之王。』我認為他這句話想表達意思的是，儘管我們人類的身軀是受到限制的，尤其是對於我這樣的人，但是我們的思想卻能夠自由地翱翔於廣袤的宇宙之中，甚至還敢於踏上就連』星際迷航』都裹足不前之地。宇宙究竟是無限的呢還是僅僅是非常大呢？它有過一個開端嗎？它究竟是無始無終呢還是僅僅壽命很長？我們人類有限的思想何以能夠理解無限的宇宙呢？甚至於連我們試圖這樣做都會顯得有點自命不凡嗎？
冒著有可能給自己招來普羅米修斯式命運的風險——就是那個曾經為人類從古老的眾神那裡盜取火種的普羅米修斯——我想說，我相信我們人類能夠而且應該試著去理解宇宙。普羅米修斯為他的行為遭受了懲罰，被無限期地綁縛在巖石上，不過令人高興的是，後來赫拉克勒斯把他解救了出來。到目前為止，我們在理解宇宙方面已經取得了非凡的進展，雖然還沒有獲得全部的答案，但我樂於相信，我們離這個目標已經不太遠了。」
……
「不管怎麼說，並非每個人都喜歡宇宙有一個開端這種觀點。比如亞里斯多德，這位古希臘最著名的哲學家，就深信宇宙從來都是永恆存在著的……相反，相信宇宙有開端的人，則把這個觀點用於證明上帝的存在是宇宙的第一因或者說發起者。
假如一個人相信了宇宙有一個開端這種觀點的話，那麼他就會自然而然地想到下面這些問題：』在宇宙開始之前又發生過什麼事呢？上帝在創造這個世界之前又在做什麼事呢？他是不是準備把問這些問題的人送進地獄呢？』宇宙是否有開端這個問題，也曾深刻困擾著德國哲學家伊曼努爾·康德……
……雖然羅傑·彭羅斯和我證明的定理告訴我們，宇宙應該有一個開端，但是並沒有給出太多關於這個開端的性質的信息，只是表明了，宇宙開始於一次大爆炸，在大爆炸那一刻，整個宇宙和其中的所有物質都被擠壓到密度無限大的一個單一的點——時空奇點之中。在這一點之處，愛因斯坦的廣義相對論將會失效，所以也就無法利用該理論預測宇宙是如何開始的，於是，宇宙起源這個問題，看起來就似乎超出了科學的範疇之外。
1965年10月，就在我取得第一次奇點結果的幾個月之後，隨著微弱的遍布太空的宇宙微波背景輻射的發現，終於迎來了能夠證實宇宙曾經有一個密度極大的開端的觀測證據……
愛因斯坦強烈反對宇宙是由概率統治著的這種觀點，他的這種感情充分體現在他的那句名言』上帝不會擲骰子』裡。然而所有的證據都表明，上帝就是一位不折不扣的賭徒。宇宙就好似一個巨大的賭場，在這個賭場裡，每時每刻，或者骰子都在翻滾著，或者輪盤都在旋轉著。對於賭場老闆來說，每投出一次骰子或者每旋轉一次輪盤賭，他都會冒著輸錢的風險，但是當數量足夠多的賭局玩過之後，輸贏的機率就會達到均值，因此賭場老闆就能確保機率的結果對他有利了——這就是賭場老闆日進鬥金的秘訣之所在，你如果跟他們玩對賭，你贏他們的唯一機會就是把你全部的身價壓在骰子的那幾次翻轉或者輪盤的那幾次旋轉上。
其實宇宙就跟上述賭場的情形是一樣的。當宇宙足夠大的時候，就有數量足夠多的骰子被投擲出去，因此全部機率平均下來的結果，就是能夠被預測的結果。但是，當宇宙足夠小的時候，比如在接近大爆炸的時間點上，只有數量很少的骰子被投擲出去，所以，在那個時候，不確定性原理（筆者註：對應英文UncertaintyPrinciple，又稱測不轉原理）就變得非常重要了。因此，為了理解宇宙的起源，我們就不得不把不確定性原理與愛因斯坦的廣義相對論融合在一起，而至少在過去的三十年裡，這對理論物理學來說都是一項巨大的挑戰。不過，雖然到目前我們仍未能完全解決它，但是已經取得了很大的進步。
現在假定讓我們試著去預測未來。由於我們只能知道粒子的位置與速度的組合信息，所以我們就沒法準確預測粒子在未來的位置和速度，我們能夠做到的，僅僅是給粒子的位置與速度的特定組合分配一個概率，因此，對於宇宙的每一個特定的未來，就會有一個特定的概率值。然而，現在，假如讓我們再試著按照同樣的原理去理解過去。
根據我們現在能給觀察到的性質，我們能做的就是為宇宙的每一個特定的歷史分配一個概率值，於是，我們就會發現，宇宙其實有許多種可能的歷史，每一種歷史都對應有自己的概率值……這種宇宙有多重歷史的理論，乍一聽上去就跟科幻大片一樣，但是如今它已經被接受為科學的事實。這一科學成果來自於理察·費曼的創見……
科學家們如今正在努力把愛因斯坦的廣義相對論和費曼的多重歷史理論結合起來以形成一個完備的統一場論，從而能夠描述宇宙中發生的每一件事……
M-理論是最有可能幫助我們完成統一場論的理論，它允許宇宙有大量的可能的歷史。這些歷史中的大部分都很不適合智慧生命的產生，它們或者空空如也，或者壽命太短，或者過於彎曲，或者具有其它某些不對頭的地方。然而，根據理察·費曼的多重歷史理論，這些無人居住的歷史大概率會真的存在。
我們真地並不關心到底有多少不包含有智慧生命的歷史，我們只對那些發展出智慧生命的歷史子集感興趣，而且那些智慧生命不必非要跟我們人類具有哪些相似之處才行，就算是小綠人也不錯啊，實際上，他們說不定還幹得很棒呢。其實我們人類的智慧行為的記錄並不太光彩哦……
也就是說，我們人類恰好生存於一個具有三維空間的宇宙歷史裡……事實上，在M-理論中，時空一共有十個空間維度(同時這個理論也還有一個時間維度)，但是人們認為，（在我們的這個宇宙裡），這十個空間維度中的七個維度的空間方向都被捲曲得很小，從而讓剩下的三個維度的空間方向得以很大並接近於平坦。就好比一根吸管，儘管吸管的表面是二維的，但是其中一個維度被捲成了細細的圓形，因此從遠處看上去，它就變得像一條一維的直線一樣了……
因此，儘管多重歷史的理論允許存在任何數量的接近平坦的空間維度方向，但是只有具有三個平坦的空間維度方向的那個歷史之中才可能包含有智慧生物，只有在這樣的一個歷史之中，才有可能有人會問到這個問題：』為什麼空間是三維的？』
……
我們是非常早期時候的宇宙中量子漲落(Quantum Fluctuation)的產品，上帝的的確確是擲骰子的。（筆者註：這一段話的意思可以這樣來理解：我們人類的產生，從本質上來說，其實是概率性的結果，這個概率性的結果，源自於很早期的宇宙中的量子漲落，而且在這一點上，愛因斯坦的觀點確實是錯的。）
……
將會存在著其它一些宇宙。根據M-理論的預言，有大量的宇宙被從虛無之中創造了出來，它們對應著不同的歷史。每個宇宙都有許多種可能的歷史，並且，隨著他們存續到現在以及發展到未來，每個宇宙還會有許多種可能的狀態，這些狀態中的多數都是跟我們觀察到的這個宇宙截然不同的。
……我相信，已知粒子的超對稱性伴侶(supersymmetricpartner)的發現將會給我們對宇宙的認知帶來一場革命。
……
宇宙在熱大爆炸(Hot BigBang)時的開端本身就是檢驗M-理論以及以及我們關於時空和物質構成要素理論的終極高能實驗室。不同的理論會在當前的宇宙結構中留下不同的印記，因此天體物理學的數據能夠向我們提供有關全部大自然力量的大統一的線索。因此，雖然很可能存在其它一些宇宙，但是很遺憾我們永遠都無法探測它們。
……
那麼，對於那些概率值最大的宇宙的歷史來說，未來會發生什麼呢？看上去，會有各種各樣的可能性，就跟智慧生物的外形具有各種各樣的可能性一樣。其實它們取決於宇宙中的物質數量的多與寡。如果物質數量高於某個臨界點，星系間的萬有引力就會讓宇宙膨脹的速度慢下來，之後它們就會開始彼此走向一起並最終被揉成一個大麵團，那個時候，在真實時間的意義上，宇宙的歷史將會走向終結……
而如果宇宙的密度低於臨界值的話，萬有引力因為太弱就將永遠都不能讓星系彼此之間的互相飛離停下來，於是，所有的恆星最後都會燃燒殆盡，宇宙將會變得越來越空曠，越來越冷，於是，將會再一次，萬物走向終結，只不過這一次的過程沒那麼劇烈而已。
當然，我們(離上述大終結的日子)還有幾十億年的時間呢。
在本章的回答裡，我儘量向大家解釋了一些有關我們的宇宙的起源、未來和性質方面的知識。過去的宇宙，體積又小密度又大，所以它真得像極了我在本章開頭提到的果殼，然而這個果殼裡卻又包含了實時發生的宇宙萬事萬物的密鑰，所以，哈姆雷特所言非常正確：即使把我們關在果殼之內，我們也仍自認為是無限空間之王。 」
「根據無邊界提議(no-boundaryproposal)，問在大爆炸之前發生過什麼這個問題毫無意義——就跟問在南極的南邊還有什麼一樣——因為在大爆炸之前並不存在時間這個概念。時間的概念僅僅存在於我們這個宇宙之中。」
（待續）
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對霍金遺作《對大問題的簡明回答》的簡要翻譯(1)
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