在上一個(gè)Big Questions中，霍金介紹到，因?yàn)楣l(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)的星系正在加速的遠(yuǎn)離我們，而且星系之間的距離也在增大，也就是說(shuō)目前發(fā)現(xiàn)的宇宙正在加速的膨脹。由此根據(jù)膨脹速度反向推論，大約在100億年到150億年之前，所有的星系都在一起。也就是說(shuō)宇宙有一個(gè)開(kāi)端。

在20世紀(jì)之前的傳統(tǒng)認(rèn)知中，時(shí)間是絕對(duì)的，不會(huì)隨著外界的作用而發(fā)生變化。在牛頓力學(xué)中，用時(shí)間這個(gè)概念來(lái)表示物體的運(yùn)動(dòng)和能量的傳遞，時(shí)間是勻速流逝的，也就是說(shuō)無(wú)論在什么條件下觀測(cè)，相同的運(yùn)動(dòng)，相同的能量傳遞所需用的時(shí)間是一樣的。愛(ài)因斯坦提出了相對(duì)時(shí)間的概念，時(shí)間不是絕對(duì)值，而是受制于引力的大小，引力越大時(shí)間流逝越慢，引力越小時(shí)間流逝越快。

在經(jīng)典物理學(xué)中，時(shí)間是可以通過(guò)勻速運(yùn)動(dòng)的事物進(jìn)行測(cè)量計(jì)算的，比如古人的漏刻計(jì)時(shí)法、西方發(fā)明的機(jī)械表，都是通過(guò)勻速的運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到計(jì)時(shí)的目的，速度越是均勻，計(jì)時(shí)越是精準(zhǔn)。在地球表面，收到的引力是一樣的，因此東西方觀測(cè)到的時(shí)間也是一致的。20世紀(jì)五十年代，拉比和他的學(xué)生們發(fā)明了高精準(zhǔn)度的原子鐘，2000萬(wàn)年的振蕩無(wú)差僅為0.1秒，位于海拔1650米的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局的原子鐘每年要不比位于海拔25米的英國(guó)格林威治天文臺(tái)的原子鐘快5微秒。1971年美國(guó)物理學(xué)家將2個(gè)原子鐘帶上飛機(jī)，進(jìn)行繞地飛行，試驗(yàn)再一次證明了時(shí)間是膨脹的。這一發(fā)現(xiàn)被用來(lái)校準(zhǔn)GPS定位的誤差，綜合衛(wèi)星的原子鐘每天要比地面原子鐘快38微妙，如果不進(jìn)行矯正的話(huà)，每天會(huì)累計(jì)大約11公里的定位誤差。

黑洞是一個(gè)引力極大的天體，越是靠近黑洞，其時(shí)間流失就越慢。那么是否存在一種可能性？在黑洞的中心，引力趨近無(wú)窮大的區(qū)域內(nèi)，根本不存在時(shí)間？霍金用這一假設(shè)來(lái)思考宇宙起源的問(wèn)題，如果說(shuō)大爆炸發(fā)生之時(shí)，存在一個(gè)體積無(wú)限小，密度無(wú)限大，溫度無(wú)限高，時(shí)空曲率無(wú)限大的點(diǎn)，那么大爆炸之前是沒(méi)有時(shí)間的。從大爆炸發(fā)生的那一刻起，有了時(shí)間、有了空間、有了能量、有了物質(zhì)，然后通過(guò)150億年的膨脹，變?yōu)榻裉斓乃^測(cè)到的宇宙。那么這一切是如何開(kāi)始的呢？

這是一個(gè)關(guān)于“上帝是否擲骰子”的討論。愛(ài)因斯坦無(wú)論如何都不愿意相信宇宙是由偶然性制約的，而霍金要揭示的是，“上帝是個(gè)不折不扣的賭徒”。當(dāng)宇宙很大的時(shí)候，存在巨量的擲骰子行為，其結(jié)果平均到人們可以預(yù)測(cè)的程度。但在宇宙很小的時(shí)候，只有少量的擲骰子行為，而不確定性原則就非常重要。因此霍金將不確定性理論代入愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論中用來(lái)解釋如何發(fā)生這個(gè)問(wèn)題。

假設(shè)我們?cè)噲D預(yù)知未來(lái)，我們需要知道粒子的位置和速度。海森博的不確定性原理告訴我們，人們不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)一個(gè)粒子的位置和速度，位置預(yù)測(cè)的越準(zhǔn)確，則速度就會(huì)越不準(zhǔn)確，反之亦然。我們只能為特定的位置和速度組合賦以概率。因此宇宙的未來(lái)同時(shí)存在多種可能性。

霍金將這種概率用于反推歷史事件，宇宙必然擁有許多可能的歷史，每個(gè)歷史都有自己的概率。費(fèi)曼理解事物如何運(yùn)行的方式是：給每個(gè)可能的歷史分配特定的概率，然后使用這個(gè)思想做出對(duì)未來(lái)的預(yù)測(cè)。這個(gè)方法效果特別好。用于推測(cè)未來(lái)的方法，同樣也可以用來(lái)推測(cè)過(guò)去。

霍金反反復(fù)復(fù)提到的一個(gè)概念“臨界量”，它取決于宇宙中物質(zhì)的數(shù)量，如果超過(guò)一定的臨界量，星系之間的引力將減緩膨脹。最終他們開(kāi)始互相吸引，并將再一次大擠壓中聚集在一起。這將是宇宙歷史在實(shí)際時(shí)間中的終結(jié)。如果宇宙的密度低于臨界值，則引力太弱，補(bǔ)足語(yǔ)阻止星系永遠(yuǎn)飛離。所有的恒星都會(huì)燃盡，而且宇宙將變得越來(lái)越虛空，越來(lái)越寒冷，萬(wàn)物又要終結(jié)，不過(guò)是以一種不太戲劇化的方式終結(jié)而已，我們?nèi)杂袔资畠|年的時(shí)間可以過(guò)。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出自【頭條號(hào)：極簡(jiǎn)國(guó)學(xué)】，插圖源于互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權(quán)請(qǐng)先與作者聯(lián)系！