第21章(第3/4页)
作品:《时间简史出版社》用,它具有排斥的引力效应,因此使得这些区域以暴涨的形式膨胀。当它们膨胀时,它们中的场的能量慢慢地减小,直到暴涨改变到犹如热大爆炸模型中的膨胀时为止。这些区域之一就成为我们看到的宇宙。这个模型具有早先暴涨模型的所有优点,但它不是取决于使人生疑的相变,并且还能给出微波背景辐射的温度起伏,其幅度与观测相符合。
暴涨模型的研究指出:宇宙现在的状态可以从相当大量的不同初始结构引起的。这是重要的,因为它表明不必非常细心地选取我们居住的那部份宇宙区域的初始状态。所以,如果愿意的话,我们可以利用弱人择原理解释宇宙为何是这个样子。然而,绝不是任何一种初始结构都会产生像我们所观察到的宇宙。这一点很容易说明,考虑现在宇宙处于一个非常不同的态,例如一个非常成团的、非常无规则的态,人们可以利用科学定律,在时间上将其演化回去,以确定宇宙在更早时刻的结构。按照经典广义相对论的奇点定理,仍然存在一个大爆炸奇点。如果你在时间前进方向上按照科学定律演化这样的宇宙,你就会得到你一开始给定的那个成团的无规则的态。这样,必定存在不会产生我们今天所观察到的宇宙的初始结构。所以,就连暴涨模型也没有告诉我们,为何初始结构不是那种产生和我们观测到的非常不同的宇宙的某种态。我们是否应该转去应用人择原理以求解释呢?难道所有这一切仅仅是因为好运气?看来,这只是无望的遁词,是对我们理解宇宙内在秩序的所有希望的否定。
为了预言宇宙应该是如何开始的,人们需要在时间开端处有效的定律。罗杰·彭罗斯和我证明的奇点定理指出,如果广义相对论的经典理论是正确的,则时间的开端是具有无限密度和无限空间——时间曲率的一点,在这一点上所有已知的科学定律都失效。人们可以设想存在在奇点处成立的新定律,但是在如此不守规矩的点处,甚至连表述这样的定律都是非常困难的,而且从观察中我们没有得到关于这些定律应是什么样子的任何提示。然而,奇点定理真正表明的是,该处引力场变得如此之强,以至于量子引力效应变得重要:经典理论不再能很好地描述宇宙。所以,人们必须用量子引力论去讨论宇宙的极早期阶段。我们将会看到,在量子力学中,通常的科学定律有可能在任何地方都有效,包括时间开端这一点在内:不必针对奇点提出新的定律,因为在量子理论中不须有任何奇点。
我们仍然没有一套完整而协调的理论,它将量子力学和引力结合在一起。然而,我们相当清楚这样