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霍金脑中宇宙的不同面貌：虫洞、婴宇宙与黑洞

2018/03/18   维加斯新闻报
时空旅行的梦想家：史蒂芬．�

    1980 年代晚期，霍金以名流身分游遍全球，然而他在心中游历的距离，让那几趟行程相形见绌。早先惠勒便曾在 1956 年引进一种量子虫洞（quantum wormhole）观点，这时霍金更试行穿越这类虫洞，行险深入更特异的地带，他要进入婴宇宙（baby universes）。让我们随他站在空间和时间之外，从更好的角度审视。
    霍金要我们想像一个庞大的气球以高速膨胀。那个气球就是我们的宇宙，球面的小点是恒星和星系，小点让表面凹陷或起皱折。根据爱因斯坦的预测，当物质和（或）能量出现，时空也随之扭曲。
    当我们以一台倍率不高的显微镜来检视宇宙气球（cosmic balloon），表面尽管遍布皱折，看来却仍相当平滑。改用倍率高的显微镜，我们就会察觉表面终究并不平滑。球面看来仿佛剧烈颤动，形成一团朦胧模糊的景象。
    测不准原理让量子层级的宇宙变成非常模糊，一颗粒子的位置和动量，永远不可能同时明确得知。我们能以一种设想来描绘出这种量子不确定性的相貌，想像每颗粒子都不断颤抖并表现随机细微的振动。我们愈贴近观察，颤抖也愈剧烈。全神贯注详细审视量子层级，我们充其量只能表示，一颗粒子有这个机率出现在这里，或有那个机率像那样移动。宇宙气球的表面也同样无法预测。若以够高的倍率来观看，量子扰动就会变得极度混沌，于是我们就可以说，那种扰动有可能正在进行任何事情。
    霍金认为这种「任何事情」有可能是指什么？他在 1980 年代晚期曾经投入思忖，宇宙气球里面生成一个细小凸起的机率为何。就我们比较熟悉的派对气球而言，若球面有一点脆弱部位，那里就会鼓起。通常派对气球一出现这种情况就会立刻爆裂，不过偶尔会出现罕见事例，表面鼓出一个细小气球。假使你能见到我们的宇宙气球出现这种情况，那么你就见证了一个婴宇宙的诞生。
这看来相当壮观：一个宇宙的诞生。
    我们有没有机会目睹这种事件？不可能。首先，那不是一种发生在「实」时间的现象，而是发生在讨论的「虚」时间。还有个理由让我们见不到它：霍金表示，因为若有任何东西真正称得上从小开始，那就是宇宙了。我们的宇宙和新生婴儿之间的连接通道（称为脐带亦无不可），宽约只为十的负三十三次方厘米。若想写成分数，你可以在分子处摆个「1」，分母则写上「1」后面跟着三十三个「0」。那是相当小。开口处（号称虫洞）就像细小的黑洞，闪烁现形倏忽消失，间隔短得无从想像。
    我们可以把能量场的扰动现象想成一对对非常短命的粒子。虫洞同样是构思这种扰动的一种方式，不过这次扰动的是时空纹理：宇宙气球的表面。
霍金的设想是，附着于这种脐带的婴宇宙有可能并不短命，同时，开头很小也不见得永远保持很小。他的想法是，到头来新生宇宙就有可能膨胀成像我们的宇宙这般模样，延伸跨越数十亿光年。就像我们的宇宙，里面什么都没有？不尽然。
    霍金指出：「任何尺寸的宇宙都有可能从重力能量生成物质。」接下来就有可能形成星系、恒星、行星，说不定还有生命。
    婴宇宙和成年宇宙都为数众多吗？宇宙会不会从任意地方分支出来？从厨房洗碗槽内？从你体内？霍金说：会！新生宇宙有可能在我们周遭不断生成，甚至从我们体内各点现形，我们的感官却完全察觉不到。
    你说不定会感到纳闷，我们的宇宙初生之时，会不会就是另一个宇宙的侧边凸起。霍金宣称是有可能的。我们的宇宙有可能是处于宇宙无边迷宫的一环，各个宇宙分支出现彼此结合，就像无穷无尽的蜂巢，里面不只有婴宇宙，连成年宇宙也在其中。两处宇宙有可能在不只一处定点生成虫洞连接管道，说不定有好些虫洞与我们自己这处宇宙的其他区域相连，或者连往其他时间（如下图）。