你可曾思索过,要是将整部有关宇宙的电影进行倒带操作,这其中会出现什么状况呢?并非如同手机视频那般可以看到光影逆向流动,而是当我们把爱因斯坦的引力方程以逆向方式运行直至最起始之处时,数学却在门口遭遇了一次跤倒现象——这便是奇点问题。奇点并非科幻作品里的大反派角色,它更类似于方程里的一张退票凭证:无论你怎样询问,方程都会表示“不好意思,我已结束这一阶段工作了”。

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正是由于方程在那被称作“起点”的地方失效了,好多人就直接放弃了继续追问。然而在过去的那个世纪六十年代的时候 ,有一位身为物理学家的人叫约翰·惠勒 ,他充满好奇 ,并且胆子很大。他把量子力学里那套有着“可能性云”的思路推广到宇宙方面:要是我们将电子的位置替换成整个空间的形状 ,那会出现什么情况呢?答案并不是一个确定的时空 ,而是一堆被允许的“宇宙蓝图”。
在物理学领域,存在着这样一个方程,它被称作惠勒—德威特方程(–),此方程非常著名。现在,请你设想有一台奇特的机器,这台机器的功能是用于造蓝图。其工作方式在于,会将所有依据广义相对论所允许的空间配置全部放进去,随后这台机器能够告知我们,哪些空间配置所显现出来的状态是合法有效的波函数形态。然而,在这个过程当中,有两件事情显得极为重要。其一,这台机器所赋予我们的仅仅只是“空间方面的可能性”这种信息,它并不具备“时间”所特有的那种动态变化、好像跳舞一样的特征;其二,这台机器自身并不会明确指定哪一张蓝图所描绘的就是我们实际生活的宇宙。倘若要真正地绘制出一张明确指向我们宇宙场景的图,那么你必须要给出一些额外的信息,而在物理学领域中贝语网校,这种额外的信息被专门叫做边界条件。
来举个例子:要是把宇宙当作一部电影,惠勒—德威特方程把我们交付给了一个极大的影库,告知你能够挑出多少部候选影片,可它并不向你表明哪一部是正在放映的那一部,还不提供遥控器。没有外部时间,没有旁观者,也就不存在薛定谔式的时间演化方程来指挥波函数依节拍运动。
那么,问题就被挪到了边界条件这儿,我们得于方程外面补上一些“起始的规则”用以挑出那张蓝图,这恰恰是后来霍金等人会碰到的难题,霍金在后续任务里大胆推测了一种特别的边界条件,甚至提出“宇宙没有开端”的表述,留意,这儿所表达的并非是说宇宙一直存在、没有起始,而是传统意义上我们所谈论的“起点”这个概念,或许在更深层次的量子描述里根本不适用,类似于一句语法无误但毫无意义的话语。

那场围绕“宇宙有没有开端”展开的讨论,看上去好似哲学方面的争鸣,然而它却是深深植基于严密的数学以及物理领域:广义相对论向我们表明会存在奇点,量子化宇宙物理学家谁凭,亦即将空间的几何学转变为波函数,为我们给予了全新的思路,不过要从“可能性集合”迈向“我们的宇宙”,就必然得给出边界条件,也就是那把遥控器。
如此这般,试问这于我们而言究竟蕴含着怎样的意义呢?倘若在未来,更为成熟的相关理论证实了“宇宙并不存在开端”这一观点,那么我们用以看待时间、因果以及起源的方式将会遭受重塑。也就是说,宇宙的“为何会开始”极有可能并非是一个能够得以回答的问题,恰恰相反,极大可能是我们对于“开头”这一概念出现了误用情况。听起来似乎颇为怪异,然而将繁杂的问题置于恰当正确的语境当中,这本身实际上就是科学取得进步的其中一部分内容。
最后一句话,是关于宇宙有没有开端,物理学家已将争论从直觉延伸至方程物理学家谁凭,从哲学转移到可计算的边界条件那儿。下一步,要看谁能够更勇敢、更聪明地把那把遥控器给出;不管结果怎样,这趟追问起源的旅程都值得我们持续追随。宇宙没有开端,这个命题,既是挑战同时也是邀请——邀请你我一块儿去瞧下一章的答案。
