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宇宙的开端和终结都是奇点。这奇点构成了科学定律在那儿不成立的空间—时间边界。但是,在虚时间里不存在奇点或边界。所以,很可能我们称之为虚时间的才真正是更基本的观念,而我们称作实时间的反而是我们臆造的,它有助于我们描述宇宙的模样。但是,按照我在第一章 所描述的方法,科学理论仅仅是我们用以描述自己所观察的数学模型,它只存在于我们的头脑中。所以去问诸如这样的问题是毫无意义的:“实”的或“虚”的时间,哪一个是实在的?这仅仅是哪一个描述更为有用的问题。
人们还可以利用对历史求和以及无边界假设去发现宇宙的哪些性质可能发生。例如,人们可以计算,当宇宙具有现在密度的某一时刻,在所有方向上以几乎同等速率膨胀的概率。在迄今已被考察的简化的模型中,发现这个概率是高的;也就是,无边界假设导致一个预言,即宇宙现在在每一方向的膨胀率几乎相同是极其可能的。这与微波背景辐射的观测相一致,它指出在任何方向上具有几乎完全同样的强度。如果宇宙在某些方向比其他方向膨胀得更快,在那些方向辐射的强度就会被一个附加的红移所减小。
人们正在研究无边界条件的进一步预言。一个特别有趣的问题是,早期宇宙中物质密度对其平均值小幅度的偏离,这些偏离首先引起星系,然后是恒星,最后是我们自身的形成。测不准原理意味着,早期宇宙不可能是完全均匀的,因为粒子的位置和速度必定有一些不确定性或起伏。利用无边界条件,我们发现,宇宙事实上必须是从仅仅由测不准原理允许的最小的可能的非均匀性开始的。然后,正如在暴涨模型中预言的一样,宇宙经历了一个快速膨胀时期。在这个期间,开初的非均匀性被放大到足以解释在我们周围观察到的结构的起源。在一个各处物质密度稍有变化的膨胀宇宙中,引力使得较紧密区域的膨胀减慢,并使之开始收缩。这就导致星系、恒星和最终甚至像我们自己这样微不足道的生物的形成。因而,我们在宇宙中看到的所有复杂的结构,可由宇宙无边界条件和量子力学中的测不准原理给予解释。
空间和时间可以形成一个没有边界的闭曲面的思想,对于上帝在宇宙事务中的作用还有一个深远的含义。随着科学理论在描述事件的成功,大部分人进而相信上帝允许宇宙按照一套定律来演化,而不介入其间促使宇宙触犯这些定律。然而,定律并没有告诉我们,宇宙的太初应像什么样子——它依然要靠上帝卷紧发条,并选择如何去启动它。只要宇宙有一个开端,我们就可以设想存在一个造物主。但是,如果宇宙确实是完全自足的、没有边界或边缘,它就既没有开端也没有终结——它就是存在。那么,还会有造物主存身之处吗? 第九章 时间箭头
我们在前几章中看到了,长期以来人们关于时间性质的观点是如何变化的。直到本世纪初,人们还相信绝对时间。也就是说,每一事件可由一个称为“时间”的数以唯一的方式来标记,所有好的钟在测量两个事件之间的时间间隔上都是一致的。然而,对于任何正在运动的观察者光速总是一样的这一发现,导致了相对论;而在相对论中,人们必须抛弃存在一个唯一的绝对时间的观念。代之以每个观察者携带的钟所记录的他自己的时间测量——不同观察者携带的钟不必要读数一样。这样,对于进行测量的观察者而言,时间变成一个更主观的概念。
当人们试图统一引力和量子力学时,必须引入“虚”时间的概念。虚时间是不能和空间方向区分的。如果一个人能往北走,他就能转过头并朝南走;同样的,如果一个人能在虚时间里向前走,他应该能够转过来并往后走。这表明在虚时间里,往前和往后之间不可能有重要的差别。另一方面,当人们考察“实”时间时,正如众所周知的,在前进和后退方向存在有非常巨大的差别。这过去和将来之间的差别从何而来?为何我们记住过去而不是将来?
科学定律并不区别过去和将来。更精确地讲,正如前面所解释的,科学定律在称作C、P和T的联合作用(或对称)下不变。(C是指将反粒子来替代粒子;P的意思是取镜象,这样左和右就互相交换了;T是指颠倒所有粒子的运动方向,也就是使运动倒退回去。)在所有正常情形下,制约物体行为的科学定律在CP联合对称下不变。换言之,对于其他行星上的居民,若他们是我们的镜像并且由反物质而不是物质构成,则生活会刚好是同样的。
如果科学定律在CP联合对称以及CPT联合对称下都不变,它们也必须在单独的T 对称下不变。然而,在日常生活的实时间中,前进和
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