第17章 无中生有

实，那就是闭合宇宙的总能量总是等于零。物质的能量是正的，引力的能量是负的，而事实证明，在闭合宇宙中，这两者的贡献完全相互抵消。因此，如果一个闭合宇宙被认为是量子涨落，那么就没有必要向真空借用能量，而涨落的寿命也可能是任意长的。

图17.3演示了一个闭合宇宙从真空中产生的过程。平直空间的某个区域开始隆起，形成气球一样的形状，同时，该区域也自发形成了数量惊人的粒子。气球最终脱离，然后我们就得到了一个充满物质的闭合宇宙，它与原来的平直空间完全分离。特赖恩认为我们的宇宙可能是以这样的方式开始的，他同时强调，这样的创世事件并不需要任何原因。“关于为什么这件事会发生，”他写道，“我有一个小小的提议，那就是，我们的宇宙只是一件会时不时发生的普通事件。”

图17.3 一个闭合宇宙从平坦空间中脱离

特赖恩的想法的主要问题是，他没能解释为什么宇宙这么大。一个又一个闭合的婴儿宇宙不断从大空间区域中脱离出来，但是所有这些活动都发生在普朗克尺度内，正如图12.1中所示的时空泡沫。大型闭合宇宙的形成在原则上是有可能的，但是这个概率远比猴子随机打字打出莎士比亚的《哈姆雷特》全文的概率要小得多。

特赖恩在其论文中指出，即使大多数宇宙都是微小的宇宙，也只有大宇宙中能演化出观测者，那么我们生活在一个大宇宙中就不足为奇了。但是难题还远未解决，因为我们的宇宙远比生命进化所需的范围大得多。

一个更加基本的问题是，特赖恩的理论并没有真正解释宇宙的起源。真空量子涨落的前提是假设在某些预先存在的空间中确有真空存在，而我们现在已经知道“真空”和“无”有很大区别。真空，或者说空旷的空间，拥有能量和张力，还可以弯曲折叠，因此毫无疑问，真空并不等同于空无一物。就像阿兰·古斯所写的：“在这种情况下，说宇宙是从真空区域生成的，并不比说宇宙是由一块橡胶产生的更贴近问题的根本。后者也许是真的，但人们仍然会好奇，这块橡胶是从哪里来的。”与此相比，认为宇宙通过量子隧穿从无到有的理论就不存在这样的问题。刚刚完成隧穿时，宇宙非常小，但是它被伪真空填满，并在隧穿结束之后立即开始暴胀。在不到一秒的时间里，它就膨胀到了一个惊人的尺度。

在隧穿之前，时间和空间都不存在，所以考虑在此之前发生的事情都是没有意义的。一个没有物质、没有空间、没有时间的一无所有的状态，看起来是唯一适合作为创世起点的状态。

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在我发表这篇宇宙隧穿的论文的几年后，我意识到我遗漏了一篇重要的参考文献。通常，这种事情很快会被发现，因为这些被忽视的作者会发来讨厌的邮件提醒你。但是这次，这位作者并没有给我写信，而且理由充分，因为他早在1 500多年前就完成了他的研究工作。他的名字是奥古斯丁，当时在北非的主要城市之一——希波出任主教。

奥古斯丁致力于研究上帝在创世之前做了什么，他在他的《忏悔录》中有力地描述了他的思考过程。“如果他很懒惰，什么事也不做，那他为什么不永远保持这种状态呢，就像他一直做的那样，无所事事？”奥古斯丁认为，要回答这个问题，他首先必须弄清楚什么是时间。“那么时间是什么？如果没人问我这个问题，那我知道它是什么。但如果我想向别人解释时间，那我就不知道答案了。”透彻的分析使他意识到，时间只能由运动来定义，因此不可能早于宇宙存在。奥古斯丁最后总结道：“世界不是在时间长河中被创造的，它与时间同时被创造出来。在世界存在之前，并没有时间存在。”因此，关于上帝“此前”做了什么的问题都是毫无意义的。“如果没有时间，‘此前’这一概念就不存在。” 这与我在论文中提出的观点非常接近。

我在与塔夫茨的同事凯瑟琳·麦卡锡（Kathryn McCarthy）的一次谈话中意外地了解到奥古斯丁的想法。随后我阅读了《忏悔录》，并在我的下一篇论文中引用了奥古斯丁的话。

多元世界

通过量子隧穿产生的宇宙不一定是完美的球形，它可以是各种不同的形状，也可以被各种不同类型的伪真空填充。通常，在量子理论中，我们无法得知哪些可能性已经实现，我们只能计算它们出现的概率。那么，是否有可能存在着大量的与我们宇宙起源不同的其他宇宙？

这个问题和解释量子概率这一棘手的问题密切相关。正如我们在第11章中所讨论的那样，现在有两种主流观点。依据哥本哈根诠释，量子力学为所有可能发生的结果都安排了一个发生概率，但是只有其中一个结果会真的发生。而另一方面，埃弗里特诠释断言，所有可能的结果都发生了，只是各自独立地发生在各个平行宇宙中。

如果采纳哥本哈根诠释，那么创世就是一个一次性事件，一个单独的宇宙从一无所有中突然出现。然而，这导致了一个问题。最有可能从一无所有中突然出现的会是一个微小的普朗克尺度的宇宙，它可能不会隧穿，而是立即重新坍缩并消失。隧穿到一个大尺度宇宙的概率很小，因此需要大量的尝试，而这看起来只符合埃弗里特诠释。

在埃弗里特诠释的画面中，存在一个宇宙集合，包括所有可能出现的宇