第四章
特别选出一种态,使我们得到一种机制,用以预测或者联接现有宇宙的不同特征?
邓尼斯?西阿玛史蒂芬的“量子宇宙论”,或者更通俗点讲“宇宙的波函数”是一个新的物理设想。它是说,使用量子力学计算宇宙的行为,要牵涉到高度技巧性的步骤,这些步骤代表了物理作用方式的新假设;因此它们是有争议的,是还没有被确立起来的。
可是,他想指出的是,如果用他建议的步骤计算出宇宙的波函数,那么就能算出宇宙会像什么样子。这是一种非常聪明和卓越的建议,但是并没有公认一定会成功。他和他的学生,以及世界上其他地方的人,都在看真实的宇宙是否具有和他设想的理论含义相同的性质,以此来检验这个新理论。他的观点是:这会导致一系列成功的思想。但是,目前这一切还都处于争议的阶段。
在经典物理中,人们可以给定所有粒子在同一个时刻的位置和速度,从而描述一个系统的状态。另一方面,在量子物理中,粒子不具有精确定义的位置和速度。相反的,人们所能提供最完整的描述只是所谓的波函数。这可以认为是提供在不同位置上找到该粒于的概率。人们不必再指明该粒子的速度。这些在不确定性规定的程度上由波函数决定。
在量子理论中,宇宙的态可由所谓的宇宙波函数来描述。它提供了现在空间为以不同方式弯曲的或者翘曲的概率。空间几乎为平坦的概率最大,但是哈特尔和霍金的无边界设想预言,在空间几何中的小波浪的概率相当大。这些对应于引力波,现在人们正用非常精密的测量手段去检测它们。
基帕?索恩描述量子引力——也就是广义相对论和量子理论的结合,有许多方法。我发现最富有魅力的,是哈特尔和霍金在描述把量子力学和引力结合在一起时所采用的方法。我觉得这很合我意。当你在科学(譬如物理学)的最前沿探索时,必须大大地仰仗你自己的体会和感觉。你必须决定你的研究方向,或者为学生指出哪个方向较有可为。这一类指导必须来自于直觉,来自于天性。正如苏联同事所说的,来自于心肝。我打从我的心肝里感到它们是对的。
安东尼?赫维许我想,过去二十年来最奇妙的事情是:我们现在能论证在时间开端后的一百万分之一秒前发生的事。宇宙具有奇性的起始是一个令人惊异的观念。但是,能够有意义地谈论及争议那么早宇宙的物理,对我而言无疑是一场革命。尤其回顾我自己的一生,想到过去我们甚至不知道宇宙是演化的或是稳态的,真是感慨不已。
这还引起了令人敬畏的哲学问题,诸如时间有无开端,以及这个问题的真正含义。要使物理学家真正掌握这些问题是困难的。
约翰?惠勒许多人在许多场合多次提出有关宇宙起源的问题:它是如何启始的?
当爱因斯坦第一次探索自己的理论,发现理论断言宇宙不能永远维持尺度不变时,他不信任它的预言。为什么他如此不相信呢?因为他心目中的伟大英雄斯宾诺莎在很久以前反驳了圣经中的太初创世的思想;斯宾诺莎说过:“在不存在任何可以告知钟表何时启始之前的东西,钟表存在何方?”这听起来很矛盾。
当然,当最后发现宇宙在膨胀时,爱因斯坦告诉他和我伟大的朋友乔治?伽莫夫:“这是我研究生涯中的最大错误。”
从此以后,他和我都把宇宙膨胀的预言当做强而有力的证据,认为是某种和人类以前理解的一切截然不同的东西,是人类被赋予探索空间和宇宙运行方式的能力的最强有力的证据,以及我们有朝一日能解开这些秘密的最伟大象征。可是,我认为按照量子力学,我们对诸如宇宙如何开端这类问题会有更深刻的洞察,因为我们在那里意识到了时间的概念本身是一种理想化。“时间”这个词不是上帝从天上赐予我们的礼物;时间的观