第13章 选择宇宙 (2)

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因为在这个例子中撞球台被弯曲到外面的我们能看见的三维中，所以很容易看出它是如何被翘曲的。由于我们不能离开我们自己的时空去观看它的翘曲，较难想象我们宇宙中的时空翘曲。然而，即便我们不能离开并从更大空间的透视来看它，仍然能够检测到曲率。从空间本身之中即能检测到它。想象一只小蚂蚁被限制在台面。即便蚂蚁不能离开台面，它仔细地把距离记述下来，就能检测到翘曲。例如，在平坦的空间中的圆周距离总是比穿越其直径距离的三倍多一些(其真正的倍数为π)。然而，如果蚂蚁取捷径越过环绕画在上图的台面中的井的圆，它将发现其距离比预想的大一些，大于围绕它的距离的三分之一。事实上，如果这口井足够深，蚂蚁会发现周长比穿越它的距离还短。对于我们宇宙中的翘曲也同样成立——它以一种可从宇宙内测量的方式，拉伸或压缩空间点之间的距离，改变其几何或者形状。时间的翘曲以类似的方式拉伸或压缩时间间隔。

在我们掌握好这些观念后回到宇宙启始的问题。在牵涉到低速和弱引力的情形下，正如我们这里讨论的，我们可以分别谈论空间和时间。然而，一般而言时间和空间能变成互相纠缠，因此它们的伸缩也牵涉到一定程度的混合。这个混合在早期宇宙中是重要的，并是理解时间开端的关键。

时间开端的问题有点类似世界边缘的问题。在人们认为世界是平坦时，也许会想知道海水是否会从边缘倾泻。这已经被实验检测过：人们可以围绕着世界旅行，而并未掉下来。当人们意识到世界不是一块平板，而是一个弯曲的面时，在世界边缘会发生何事的问题就已被解决了。然而，时间似乎像一个模型铁轨。如果它具有开端，那就应该存在某者(即上帝)使火车行驶。尽管爱因斯坦的广义相对论把时间和空间统一成时空，并涉及到空间和时间的某种混合，时间仍然有异于空间，而且要么具有开端和终结，要么无限地流逝。然而，一旦我们将量子论效应加到相对论之上，在极端的情形下发生的弯曲可到达如此巨大的程度，以至于时间就像空间的另一维那么行为。

在早期宇宙——当宇宙小到足够让广义相对论和量子论一起制约之时——有效地存在四维空间而不存在时间。这意味着，当我们提及宇宙的“启始”，我们正位于微妙的问题之边缘，即当我们向极早期宇宙回溯时，我们所知的时间并不存在！我们必须接受，我们通常的空间和时间观念不适用于极早期宇宙。这超出我们的经验，却未超出我们的想象或数学。如果在早期宇宙中所有四维都如空间那样行为，对于时间的启始会发生什么？

意识到时间可象空间的另一方向那么行为意味着，以一种类似我们可以摆脱世界边缘的方式，人们可以摆脱时间有个启始的问题。假设宇宙的启始象地球的南极，纬度取时间的角色。随着人们往北运动，代表宇宙尺度的等纬圈将膨胀。宇宙在南极作为一点启始，但是南极和任何其它点都非常象。询问在宇宙启始之前发生什么成为无意义的问题，因为在南极之南不存在任何东西。在这个图像中，时空没有边界——同样的自然定律在南极正如在他处一样成立。类似地，当人们将广义相对论和量子论相结合时，关于在宇宙开端之前发生什么的问题就变得无意义了。历史必须是无边界的闭合面的思想被称为无边界条件。

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