《时间起源：史蒂芬·霍金最后的理论》 [比利时]托马斯·赫托格 著 邱涛涛 译 中信出版集团出版

假如质子要比中子轻一点点，假如四种自然基本力中的任何一种都再强一些或再弱一些，假如空间是四维的而不是三维的……假如以上的任何一件事情真地发生了，或者说宇宙中的这些基本属性的值出现了哪怕只是轻微的变化，生命所必需的组成部分都将可能无法形成。

宇宙是如何创造出如此完美的适宜生命生存的环境的？这也许是物理学家史蒂芬·霍金终其一生都在试图回答的问题，同时也是托马斯·赫托格在《时间起源》一书中所探讨的主题。尽管对于大多数人而言，宇宙精细调节问题听起来太过于虚无缥缈，但我仍然推荐大家阅读这本书。

在这趟探索之旅中，赫托格并不是一个被动的观察者，而是一个积极的参与者。1998年6月中旬，赫托格走进霍金位于剑桥大学应用数学与理论物理系的办公室，霍金说道：“安德烈声称有无限多的宇宙。这太离谱了。”赫托格问：“为什么我们要操心其他宇宙呢？”霍金答：“因为我们观察到的宇宙似乎是被设计好的。为什么宇宙是这个样子的？我们为什么会在这里？”

这样一个独特的开场白，“后来演变成了一场奇妙而密切的合作”。我相信，能够翻开这本书的人，大多都可能读过或者收藏过霍金的《时间简史》。在那本书中，霍金带领我们思考了时间的本质、黑洞的属性、宇宙的起源。但《时间简史》中的内容并不是霍金思考的终点，这不仅是因为宇宙学在它出版之后迎来了重大发现，也是因为霍金开始用全新的视角去看待宇宙。

为了理解霍金最后的思考，赫托格将我们带回了1917年。那一年，爱因斯坦将他刚发表不久的广义相对论应用于整个宇宙，从而为现代宇宙学打下了坚实的理论基础。可以说，如果你想要了解过去100年宇宙学的发展，那么读完这本书，你的宇宙观至少将经历几次天翻地覆的改变：

第一，对于生活在地球上的我们而言，银河系是非常巨大的。离太阳系最近的一颗恒星，光都要耗时4年多才能抵达。而我们的银河系有上千亿颗恒星，无怪乎在100年前，几乎所有人都认为银河系便是宇宙中唯一的星系。1925年，天文学家针对“银河系是不是唯一的星系”展开了一场“世纪大辩论”。最终，哈勃用他的观测为这场争论画上了句点，他确认了银河系只是众多星系的一员。不仅如此，后续对星系的观测还表明，宇宙正在膨胀得越来越大。

第二，既然宇宙在膨胀，那么一个自然的推测便是，在遥远的过去，它有一个更小、更炽热、更致密的开端。事实上，弗里德曼和勒梅特在20世纪20年代初就通过求解广义相对论的核心方程，发现宇宙并不像爱因斯坦所认为的那样是静止的。而现代卫星对宇宙微波背景的探测，也使天文学家最终得出一个令人惊奇的结论：宇宙始于约138亿年前的大爆炸。

第三，在过去的几十年中，诸多天文观测都指向了一个令人惊讶的事实：我们熟悉的恒星、星系、气体等所有普通物质，仅占据宇宙的物质和能量的5%，还有95%是由神秘的暗物质和暗能量构成的。尽管我们对它们的本质一无所知，但天文观测表明，它们对整个宇宙的形成和演化都至关重要。

第四，在宇宙的极早期阶段，它曾经历了一次令人难以想象的指数级暴胀。这个大胆的想法解决了许多传统大爆炸模型无法解释的问题，但暴胀理论也同样预示着一个富有争议的结论：我们的宇宙只是无数个宇宙中的一个，每一个独立的宇宙都遵循不同的物理定律，其中大多数都不适合已知生命的发展。

有意思的是，多元宇宙可以解决精细调节问题：我们只是恰好生活在一切都适合生命发展的宇宙中。然而，这种多元宇宙的思考很快就陷入了各种悖论的漩涡，它也没有给出可验证的预测。

在赫托格与霍金合作的岁月中，他们提出了一个激进的理论， 颠覆了物理学家通常思考宇宙的方式。大多数宇宙学模型都是从宇宙大爆炸时的初始条件出发，然后思考如今的宇宙是如何从这些初始条件演化而来的。而霍金和赫托格则是从我们现在看到的情况出发，向过去推演。“这就是为什么霍金将他的终极理论称为自上而下的宇宙学：我们是在倒着阅读宇宙历史的基本原理——这就叫自上而下。”

逆着时间反向推演听起来简单，但霍金和赫托格在他们的思考中加入了量子理论。我们知道，量子力学是一种支配微小物理系统的行为的理论，它有许多独特的特征，“叠加”便是其中一个。如果一个量子物体处于叠加态，那么在它被测量之前，它可以同时具有多个不同的值。

在他们的模型中，大爆炸发生之时，宇宙处于所有可能世界的叠加态。但是因为我们是在某个特定的时间点上观测宇宙的，这个特定的时间点上必然有恒星、星系和人类存在，当我们观测过去时， 我们就把可能进化出我们的历史，以及有利于人类生存的初始条件和参数确定了下来。

读完整本书，我们确实应该感到幸运。因为我们今天之所以能够遇到如此多的美好事物，都应该感谢那些存在于宇宙中的“幸福巧合”。

图源：视觉中国

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文：陈佳君编辑：金久超责任编辑：朱自奋

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