第10章 无穷无尽的宇宙岛

我们所学到的关于永恒暴胀的知识。如果我们能够以某种方式从外面观测到正在永恒暴胀的宇宙，就像是从外太空观察地球表面一样，我们将看到许多宇宙岛在广袤且不断膨胀的伪真空海洋中星罗棋布。如果宇宙是闭合的，那么在我们面前展开的景象可能就像是一个地球仪，大陆和群岛被海洋包围着。这个世界正以惊人的速度膨胀，宇宙岛也极其迅速地不断扩张，还有新的小宇宙岛出现并立即开始膨胀。随着时间的流逝，宇宙岛迅速增多，并且无止境地增长。在漫长的时间后，宇宙岛的数量将趋于无穷。

而像我们这样的宇宙岛内部的居民，则会看到一幅全然不同的画面。他们眼中的宇宙并不是一个有限的岛屿，而是一个独立的、无穷大的宇宙。宇宙和时空中正在暴胀的部分（即伪真空的海洋）的分界是大爆炸，发生在他们过去的某一时刻。我们之所以不能前往暴胀中的伪真空海洋，仅仅是因为我们不可能回到过去。

值得注意的是，包含所有无限大的宇宙岛的整个“主宇宙”可能是闭合的、大小有限的。这看似矛盾，实则不然，因为主宇宙和宇宙岛度量时间的方式不同。从全局时间来看，宇宙岛外侧的区域暂时还不存在，它将在无尽的未来慢慢形成；而在局域时间的描述中，整个宇宙岛都是一次同时形成的。永恒暴胀的闭合宇宙的时空结构如图10.3所示。

图10.3 一个一维的、闭合的且正处于永恒暴胀的宇宙的时空图。一开始（图的底部），这个宇宙中只有伪真空。随着时间流逝，到了图的顶端，一共出现了三个宇宙岛

从内部看，宇宙岛是无限大的。这一令人惊讶的特征是非常重要的：它随后引导我发现了一个结论，它或许是永恒暴胀理论最惊人的结论。

如我们之前所谈到的，大爆炸被定义为暴胀的结束。

请参见A. D. Linde, “Life after inflation”, Physics Letters, vol. B211, p. 29, 1988。

在平直时空中，两个事件之间时空间隔的平方被定义为时间差的平方减去空间差的平方。这个公式与勾股定理的形式非常相似，除了是减号不是加号。要计算间隔，就要先统一时间与空间的单位。例如，如果时间以年为单位，那么空间长度应该以光年为单位。如果时空间隔的平方为正数，那么时空间隔是类时的；如果为负，就是类空的。对于本章所讨论的班级聚会和超级弹跳球赛事件来说，时间差为3年，空间差为4光年，那么时空间隔的平方为3² – 4²=–7，也就是说它是类空的。

观测者的运动状态也会影响时钟的读数。在弗里德曼的宇宙中，令观测者和他周围的星系或者物质粒子保持相对静止是最自然的选择。他们就是所谓的“共动”观测者。

当然，还是有一点区别的：闭合宇宙应该是一个三维球面，但是地球表面是二维的。