《十问：霍金沉思录》：一切如何开始？

在上一个Big Questions中，霍金介绍到，因为哈勃发现了遥远的星系正在加速的远离我们，而且星系之间的距离也在增大，也就是说目前发现的宇宙正在加速的膨胀。由此根据膨胀速度反向推论，大约在100亿年到150亿年之前，所有的星系都在一起。也就是说宇宙有一个开端。

在20世纪之前的传统认知中，时间是绝对的，不会随着外界的作用而发生变化。在牛顿力学中，用时间这个概念来表示物体的运动和能量的传递，时间是匀速流逝的，也就是说无论在什么条件下观测，相同的运动，相同的能量传递所需用的时间是一样的。爱因斯坦提出了相对时间的概念，时间不是绝对值，而是受制于引力的大小，引力越大时间流逝越慢，引力越小时间流逝越快。

在经典物理学中，时间是可以通过匀速运动的事物进行测量计算的，比如古人的漏刻计时法、西方发明的机械表，都是通过匀速的运动来达到计时的目的，速度越是均匀，计时越是精准。在地球表面，收到的引力是一样的，因此东西方观测到的时间也是一致的。20世纪五十年代，拉比和他的学生们发明了高精准度的原子钟，2000万年的振荡无差仅为0.1秒，位于海拔1650米的美国标准局的原子钟每年要不比位于海拔25米的英国格林威治天文台的原子钟快5微秒。1971年美国物理学家将2个原子钟带上飞机，进行绕地飞行，试验再一次证明了时间是膨胀的。这一发现被用来校准GPS定位的误差，综合卫星的原子钟每天要比地面原子钟快38微妙，如果不进行矫正的话，每天会累计大约11公里的定位误差。

黑洞是一个引力极大的天体，越是靠近黑洞，其时间流失就越慢。那么是否存在一种可能性？在黑洞的中心，引力趋近无穷大的区域内，根本不存在时间？霍金用这一假设来思考宇宙起源的问题，如果说大爆炸发生之时，存在一个体积无限小，密度无限大，温度无限高，时空曲率无限大的点，那么大爆炸之前是没有时间的。从大爆炸发生的那一刻起，有了时间、有了空间、有了能量、有了物质，然后通过150亿年的膨胀，变为今天的所观测到的宇宙。那么这一切是如何开始的呢？

这是一个关于“上帝是否掷骰子”的讨论。爱因斯坦无论如何都不愿意相信宇宙是由偶然性制约的，而霍金要揭示的是，“上帝是个不折不扣的赌徒”。当宇宙很大的时候，存在巨量的掷骰子行为，其结果平均到人们可以预测的程度。但在宇宙很小的时候，只有少量的掷骰子行为，而不确定性原则就非常重要。因此霍金将不确定性理论代入爱因斯坦的广义相对论中用来解释如何发生这个问题。

假设我们试图预知未来，我们需要知道粒子的位置和速度。海森博的不确定性原理告诉我们，人们不能准确地预测一个粒子的位置和速度，位置预测的越准确，则速度就会越不准确，反之亦然。我们只能为特定的位置和速度组合赋以概率。因此宇宙的未来同时存在多种可能性。

霍金将这种概率用于反推历史事件，宇宙必然拥有许多可能的历史，每个历史都有自己的概率。费曼理解事物如何运行的方式是：给每个可能的历史分配特定的概率，然后使用这个思想做出对未来的预测。这个方法效果特别好。用于推测未来的方法，同样也可以用来推测过去。

霍金反反复复提到的一个概念“临界量”，它取决于宇宙中物质的数量，如果超过一定的临界量，星系之间的引力将减缓膨胀。最终他们开始互相吸引，并将再一次大挤压中聚集在一起。这将是宇宙历史在实际时间中的终结。如果宇宙的密度低于临界值，则引力太弱，补足语阻止星系永远飞离。所有的恒星都会燃尽，而且宇宙将变得越来越虚空，越来越寒冷，万物又要终结，不过是以一种不太戏剧化的方式终结而已，我们仍有几十亿年的时间可以过。