宇宙的“前世今生”：霍金脑中的宇宙诞生及未来

大约在150亿年前，宇宙中所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，从而发生了巨大的爆炸。大爆炸之后，物质开始向外大膨胀，最终形成了今天我们看到的宇宙！

如今，作为描述宇宙起源的学说，大爆炸模型已经得到了科学研究和观测最广泛且最精确的支持。用宇宙学家的话来说就是：宇宙在过去有限的时间之前，由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来，并且经过不断膨胀到达今天的状态。不过，看似完美的大爆炸模型并没有解决第一推动力的问题，即到底是什么外力推动了大爆炸的发生。

霍金提出了一种解决第一推动力的理论，即封闭宇宙的量子论。在这个理论中，霍金认为宇宙的诞生来自一个欧式空间向洛氏时空的量子转变，这就实现了宇宙的无中生有思想。欧式空间是一个四维球，在四维球转变成洛氏时空的最初阶段，时空是处于暴胀阶段的。这之后，暴胀减缓，接下来的过程就可以用大爆炸模型来描述。在这个宇宙模型中，空间是有限但无边界的，因此被称作封闭的宇宙模型。

自从霍金1982年提出封闭宇宙的量子论之后，几乎所有的量子宇宙学研究都围绕这个模型展开。当然，霍金也一直试图按照这个理论来推测宇宙的未来发展。在一次演讲中，他提到了宇宙未来的两种命运：如果宇宙的平均密度小于临界值，那么宇宙将永远膨胀下去；如果宇宙的平均密度大于临界值，宇宙则将收缩以至于缩成一个点。当然，我们知道，无论膨胀还是收缩，现在确定宇宙的未来都为时过早。

“我确信人类终将殖民太空，在火星及太阳系的其他星球上建立自给自足的殖民地，不过这大概要到100年以后。”除了宇宙的“前世今生”，霍金对人类世界的未来发展也提出了一些预言，星际移民即是其一。2012年1月8日，在英国广播电台举行的《问问霍金》电台节目中，霍金表示，人类有可能会绝种，核战和全球暖化之类的大灾难几乎不可避免地会在1000年内降临地球，但我们不必为此害怕，因为科技的进步会将人类带出太阳系，到达宇宙的远方。

外星人不仅是吸引普通人的话题，更是吸引科学家的话题，霍金就曾发表过关于外星人的预言。2010年4月，霍金在一部纪录片中表示，外星人存在的可能性很大，但人类不应该主动寻找他们，而应当尽一切努力避免与他们接触。在霍金看来，宇宙中有超过1000亿个星系，每个星系中又包含大量星球，因此几乎可以断定外星生命肯定存在。只不过，霍金认为，这些外星人很可能已经成为游牧民族，企图征服并向所有他们到达的星球殖民。因此，人类主动与外星人接触的行为实在是有些冒险。

虽然，霍金所作出的这些预言并不一定都能实现，但我们依然能从中感受到他对宇宙未来及人类未来的深深关注和不懈探索。接下来，就让我们带着对霍金的崇高敬意，开始这一段宇宙时空之旅，走进霍金的“脑中世界”。

▲开放宇宙不具有足够的物质以产生足以终止空间膨胀的引力，于是开放宇宙将永远膨胀下去。尽管膨胀将受到其包含的物质的引力的影响而减慢，但这一过程不可能停止甚至倒转。宇宙在内部的所有物体都达到相同的温度时将发生“热寂”，达到这一状态的时间量级大约为1012年。在1030年时，在所有的死亡星系残余都成为超星系黑洞后，质子开始衰变成为电子和正电子，所有的物质也都将发生相同的变化。

▲宇宙中物质的量决定了时空连续体弯曲的方式，因而决定了宇宙的将来。很多观测指出，宇宙是平坦的。但是宇宙是完全平坦的情况几乎是不可能的，因此这些观测也就成了所谓的平坦度问题。一种精练的大爆炸理论为解释这一现象作出了尝试，它被称为宇宙暴胀论，它提出在大爆炸以后的很短时间内，宇宙以指数倍的速率膨胀。因此，不论宇宙的真正曲率是怎么样的，在我们看来它始终是平坦的。这与地球看起来是平坦的而实际上是一个球体的情况一样。

▲平坦宇宙是开放宇宙和闭合宇宙之间的分界线。在平坦宇宙中，宇宙的膨胀将在无限量的时间后停止，除非宇宙中充满了暗能量，在这一情况下，膨胀将永远加速下去。平坦宇宙将受制于质子的衰变和热寂，就和开放宇宙一样。

▲“闭合的”宇宙是其内部包含的物质产生的引力足以终止宇宙的膨胀并将它重新拉到一起的宇宙。随着星系的相互靠近，宇宙温度再次上升，直到不可避免地变成一个火球——大坍缩，这类似于但又不同于大爆炸的逆过程。有些可能的闭合宇宙能够存在很长时间，从而开放宇宙中的所有过程，例如质子的衰变和热寂等都能在它整体崩塌回去之后仍然发生。

宇宙的年龄及人类的诞生

宇宙膨胀的现象给我们测定宇宙的年龄提供了时间尺度。最近的统计结果显示，宇宙大爆炸起源于约150亿年前。下面，我们将宇宙150亿的年龄折算成一年，以图表方式表现生命在其中出现的时间和发展速度。