,以至于量子效应不能不考虑时,究竟会发生什么?宇宙究竟是否有一个开端或终结?如果有的话,它们是什么样子的?
整个70年代我主要在研究黑洞,但在1981年参加在梵蒂冈由耶稣会组织的宇宙学会议时,我对于宇宙的起源和命运问题的兴趣重新被唤起。天主教会试图对科学的问题立法,并宣布太阳是绕着地球运动时,对伽利略犯下了大错误。几个世纪后的现在,它决定邀请一些专家就宇宙学问题提出建议。在会议的尾声,所有参加者应邀出席教皇的一次演讲。他告诉我们,在大爆炸之后的宇宙演化是可以研究的,但是我们不应该去过问大爆炸本身,因为那是创生的时刻,因而是上帝的事务。那时候我心中暗喜,他并不知道,我刚在会议上作过的演讲的主题——时空是有限而无界的可能性,就表明着没有开端、没有创生的时刻。我不想去分享伽利略的厄运。我对伽利略之所以有一种强烈的认同感,其部分原因是刚好我出生于他死后的300年!
为了解释我和其他人关于量子力学如何影响宇宙的起源和命运的思想,必须首先按照“热大爆炸模型”来理解为大家所接受的宇宙历史。它是假定从早到大爆炸时刻起宇宙就用弗利德曼模型描述。在此模型中,人们发现当宇宙膨胀时,其中的任何物体或辐射都变得更凉。(当宇宙的尺度大到二倍,它的温度就降低到一半。)由于温度即是粒子的平均能量——或速度的测度,宇宙的变凉对于其中的物质就会有较大的效应。在非常高的温度下,粒子会运动得如此之快,以至于能逃脱任何由核力或电磁力将它们吸引一起的作用。但是可以预料,当它们变冷下来时,互相吸引的粒子开始结块。更有甚者,连存在于宇宙中的粒子的种类也依赖于温度。在足够高的温度下,粒子的能量是如此之高,只要它们碰撞就会产生出来很多不同的粒子/反粒子对——并且,虽然其中一些粒子打到反粒子上去时会湮灭,但是它们产生得比湮灭得更快。然而,在更低的温度下,碰撞粒子具有较小的能量,粒子/反粒子对产生得不