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    26/09/2006

    霍金演讲录:宇宙的起源(四)

      哈特尔和我所做的设想可以被重新表达成:宇宙的边界条件是它没有边界。只有当宇宙处于这个无边界状态时,科学定律自身才能确定每种可能历史的概率。因此,只有在这种情形下,已知的定律才会确定宇宙应如何运行。如果宇宙处于任何其他的状态,则历史求和中的弯曲空间的种类就要包括具有奇性的空间。人们必须求助于已知科学定律以外的某种原理,才能确定这种奇性历史的概率。这种原理就会是外在于我们宇宙的某种东西。我们不能从我们宇宙之中将其推导出来。而另一方面,如果宇宙是处于无边界状态,在原则上,我们就能在不确定性原理容忍的限制之仙完全确定宇宙应如何运行。

      如果宇宙处于无边界状态,那对于科学而言就太好了,但是我们如何才能知道事情究竟是否如此呢?其答案是,无边界设想对宇宙应如何运行作出了明确的预言。如果这些预言不与观测相符合,则我们就能得出结论说,宇宙不处于无边界状态。这样,在哲学家卡尔·波普定义的意义上说,无边界设想是一种好的科学理论:它可被观测证伪。

      如果观测不与预言相符合,我们就知道在可能历史的种类中必须有奇性。然而,这就大致上是我们知道的一切。我们不能计算出这种奇性历史的概率,因此我们不能预言宇宙应如何运行。有人也许会认为,如果不可预见性只发生在大爆炸处,那不会太碍事,那毕竟是一百亿或二百亿年以前的事。但是,如果可预言性在大爆炸的非常强引力场中失效,那么只要恒星坍缩它也会失效。这种事件仅在我们的银河系中每周就会发生几次。我们的预言能力甚至按照天气预报的标准来说也是非常差劲的。

      当然,人们还会说,我们根本不必在乎发生在一颗遥远恒星处的可预言性的失效。然而,在量子理论中任何不被实际上禁止的东西都能够并将要发生。这样,如果可能历史的种类中包括奇性空间的话,这些奇性可在任何地方发生,而不仅在大爆炸处以及坍缩星之中。这意味着,我们不能预言任何东西。反过来说,我们能够预言事件的这一事实是反对奇性并赞同无边界设想的实验证据。

      那么无边界设想为宇宙做出什么预言呢?第一个预言是,因为宇宙的怕有可能的历史在广延上都是有限的,所以人们用来作为时间测度的任何量都必须有一个最大值和一个最小值。这样宇宙就有一个开端和一个终结。在实时间中的开端即是大爆炸奇点。然而在虚时间中这个开端就不再是奇点。相反的,它有点像地球的北极。如果人们把地球表面的纬度当作时间的类似物,则可以说地球的表面从北极开始。然而,北极是地球上完全普通的一点。它没有任何特殊之处,同样的定律在北极正如同在地球上的其他地方同样地成立。类似的,我们用来标志作撛谛槭奔淠谟钪娴钠羰紨的事件是时空中的一个通常的点,正如其他的点那样。科学定律在开端处正如在其他地方一样成立。

      人们从和地球表面的类比,也许会预料到,正如北极和南极相似一样,宇宙的终结会和开端相类似。然而,北南二极是对应于虚时间向实时间延拓,就会发现宇宙在实时间中的开端和它的终结可以非常不同。

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