我们身处的这个宇宙从何而来?万物又是从何而来?宇宙为何如此?几千年来,人类一直在苦苦思索这些未解之谜。当前,加入了“暗物质”和“暗能量”的“暴胀宇宙模型”算是宇宙学中的主流,而它的前身是“膨胀宇宙模型”,这个宇宙模型则又是从“大爆炸宇宙模型”进化而来。再往前寻根溯源,则“祸”起爱因斯坦:乔治·勒梅特于1927年发现广义相对论从逻辑上会导致宇宙膨胀。这个思想后来由乔治·伽莫夫和他的导师亚历山大·弗里德曼进一步发展并于1948年正式提出了“大爆炸宇宙模型”。
“大爆炸宇宙模型”认为,在约138亿年前,宇宙起源于一个温度无限高、密度无限大、体积无限小的名为“奇点”的“原始火球”的“爆炸”。在这个基础上,量子理论又提出了万物来自于宇宙“无中生有”的思想,认为早期的宇宙是通过某种量子机制,比如量子隧穿效应,使得万物诞生于虚无之中,这也是目前能拿出来的关于宇宙和万物存在的最好答案。
但是,尽管这些理论是宇宙学中的主流,但对这些理论的质疑之声从未停止。最初的“奇点”从何而来?奇点之前又是什么状态?只要试图寻找这些问题的答案,各种悖论就会随之而来。比如说,人类能感觉到的时间是一个简单的线性维度,按照大爆炸理论,如果将宇宙的历史罗列在这条时间竖线上,则“现在”是线上的某一点,“将来”位于其上方,“过去”位于其下方,大爆炸和奇点位于最底部,在这个最底部的点上,时间在此停止,其下方空空如也。那么,这个“空”到底代表什么?
如果用爱因斯坦的三维空间加一维时间的四维时空构图,这些问题是无法解释的。为此,在上世纪80年代,史蒂芬·霍金和詹姆斯·哈特尔另辟蹊径,提出了“霍金-哈特尔宇宙模型”,他们在广义相对论和量子理论的基础上,将宇宙想象成一个五维球体的四维表面,就如同三维空间中的二维的篮球表面。但是,人类的大脑无法将五维球体的四维表面构图,所以即使是物理学家,也只能通过数学的方式去理解。
在霍金-哈特尔宇宙模型中,宇宙大爆炸和膨胀从来不存在,宇宙没有开始也没有终结,我们的宇宙一直简单地存在于此。要试图理解这个宇宙模型,我们可以先抛弃传统的三维空间加一维时间的宇宙观,想象一个只有一维空间和一维时间的宇宙,霍金和哈特尔提出,时间可能不是一个简单的线性流动,而是具有其他维度,他们称之为“虚时间”或“假想时间”。假如将宇宙描述为在一个空间维度和时间以及“虚时间”维度的球体的表面,那么就可以通过球面上的经纬度来确定球面上的点,就像我们平常确定地球表面位置一样。
在这幅构图中,纬度关联着时间,经度关联着“虚时间”,那么所谓的“大爆炸”就处于球面的“北极”而“大坍缩”处于“南极”,每一条纬度线都对应着一个特定的时间,比如说,北纬40度也许就对应着“今天”。在这种构图中,宇宙看起来在随着时间膨胀,而之所以看起来在膨胀,是因为我们只能感知到有限的空间维度,我们的认知能力有局限性而已。
在霍金-哈特尔宇宙模型中,关于“宇宙如何起源”、“万物从何而来”等问题就不存在了,宇宙没有开始,没有结束,它本来就是这样,创世的悖论也就迎刃而解了。当然,这种宇宙模型也仅是霍金和哈特尔的一家之言,并没有得到大多数宇宙学家们的认可,“虚时间”可能存在吗?即使在数学可能是一致的,但它依然超出了我们的想象,关于宇宙起源的未解之谜还将继续延续下去,也许在几个世纪之后人类才能找到答案,甚至也许根本就没有答案。