宇宙膨脹有如沸水泡泡

　　　宇宙最可能的歷史像是泡泡的表面。許多小泡泡出現，然后再消失

　　　詹姆.哈特爾和我發展宇宙自發創生的圖景有一點像泡泡在沸騰的水中形成。

　　　其思想是，宇宙最可能的歷史像是泡泡的表面。許多小泡泡出現，然后再消失。這些對應于微小的宇宙，它們膨脹，但在仍然處于微觀尺度時再次坍縮。它們是另外可能的宇宙，由于不能維持足夠長的時間，來不及發展星系和恒星，更不用說智慧生命了，所以我們對它們沒有多大興趣。然而，這些小泡泡中的一些會膨脹到一定的尺度，到那時可以安全地逃避坍縮。它們會繼續以不斷增大的速率膨脹，形成我們看到的泡泡。它們對應于開始以不斷增加的速率膨脹的宇宙。這就是所謂的暴脹，正如每年的價格上漲一樣。

　　　通貨膨脹的世界紀錄應歸一戰以后的德國。在18月期間價格增大了一千萬倍。但是，它和早期宇宙中的暴脹相比實在微不足道。宇宙在比一秒還微小得多的時間里膨脹了十的30次方倍。和通貨膨脹不同，早期宇宙的暴脹是非常好的事情。它產生了一個非常巨大的均勻的宇宙，正如我們觀察到的。然而，它不是完全均勻的。在對歷史求和中，稍微具有無規性的歷史和完全均勻和規則歷史的概率幾乎相同。因此，理論預言早期宇宙很可能是稍微不均勻的。這些無規性在從不同方向來的微波背景強度上引起小的變化。利用MAP(微波各向異性)衛星已經觀察到微波背景，發現了和預言完全一致的變化。這樣，我們知道自己正在正確的道路上前進。

　　“上帝的確在擲骰子”

　　　我們是極早期宇宙的量子起伏的產物

　　　早期宇宙中的無規性，意味著在有些區域的密度，比其它地方的稍高。這些額外密度的引力吸引使這個區域的膨脹減緩，而且最終能夠使這些區域坍縮形成星系和恒星。請仔細看這張微波天圖。它是宇宙中一切結構的藍圖。我們是極早期宇宙的量子起伏的產物。上帝的確在擲骰子。

　　　在過去的百年間，我們在宇宙學中取得了驚人的進步。廣義相對論和宇宙膨脹的發現，粉碎了永遠存在并將永遠繼續存在的宇宙的古老圖像。取而代之，廣義相對論預言，宇宙和時間本身都在大爆炸處起始。它還預言時間在黑洞里終結。宇宙微波背景的發現，以及黑洞的觀測，支持這些結論。這是我們的宇宙圖像和實在本身的一個深刻的改變。

　　　雖然廣義相對論預言了，宇宙來自于過去一個高曲率的時期，但它不能預言宇宙如何從大爆炸形成。這樣，廣義相對論自身不能回答宇宙學的核心問題，為何宇宙如此這般。然而，如果廣義相對論和量子論相合并，就可能預言宇宙是如何起始的。它開始以不斷增大的速率膨脹。這兩個理論的結合預言，在這個稱作暴脹的時期，微小的起伏會發展，導致星系、恒星以及宇宙中所有其它結構的形成。對宇宙微波背景中的小的非均勻性的觀測，完全證實了預言的性質。這樣，我們似乎正朝著理解宇宙起源的正確方向前進，盡管還有許多工作要做。當我們通過精密測量空間航空器之間距離，進而能夠檢測到引力波，就會打開極早期宇宙的新窗口。引力波從最早的時刻自由地向我們傳播，所有介入的物質都無法阻礙它。與此相比較，自由電子多次地散射光。這種散射一直進行到30萬年后電子被凝結之前。

　　宇宙最終會再次坍縮嗎？

　　　我們正接近回答這古老的問題：我們為何在此？我們從何而來？

　　　盡管我們已經取得了一些偉大成功，并非一切都已解決。我們觀察到，宇宙的膨脹在長期的變緩之后，再次加速。對此理論還不能理解清楚。缺乏這種理解，對宇宙的未來還無法確定。它會繼續地無限地膨脹下去嗎？暴脹是一個自然定律嗎？或者宇宙最終會再次坍縮嗎？新的觀測結果，理論的進步正迅速涌來。宇宙學是一個非常激動人心和活躍的學科。我們正接近回答這古老的問題：我們為何在此？我們從何而來？　　　

　　　謝謝各位。 　

　　　此文版權屬霍金教授所有 　

　　　本文譯者吳忠超，為霍金教授的中國博士生，1984年獲劍橋大學博士學位。亦是《時間簡史》中譯本譯者。(小題由編輯所加)

　　(來源：香港文匯報)

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