《宇宙简史》| 宇宙为什么不会再一次坍缩？

宇宙从最初的极端高温状态开始，并随膨胀而冷却的图像，与今天我们所取得的所有观测证据都是一致的。

尽管如此，仍有几个重要的问题尚未得以解决。

首先，为什么早期宇宙会有如此高的温度？

其次，为什么宇宙在大尺度上会如此均匀——为什么在空间中的不同位置、以及从不同的方向上看宇宙都是一样的？

第三，为什么宇宙最初的膨胀速率会如此接近临界值，从而恰好保证不会再度坍缩？

如果大爆炸后一秒钟时的膨胀速率哪怕只是小了10亿亿分之一，宇宙就会在达到它今天的大小之前再度坍缩。

另一方面，要是一秒钟时的膨胀速率增加同样的数值，那么宇宙就会极度膨胀，以至于现在它简直就会变得空无一物了。

第四，尽管事实上宇宙在大尺度上表现为高度均匀和各向同性，但其中不乏存在局部性的物质团块，如恒星和星系。

人们认为，这些天体是因早期宇宙中不同区域内存在少量密度差异而演化形成的。试问，这类密度涨落的起因是什么？

仅仅依据广义相对论不可能解释这些特征，或者说无法对这些问题给出解答。这是因为广义相对论预言，宇宙最初时的密度为无穷大，也就是始于大爆炸奇点。

在奇点处，广义相对论和其他所有的物理学定律全都失效。我们不可能预言从奇点会发展出什么样的东西来。

时空应当有一个边界，亦即发端于大爆炸。宇宙为什么应该从大爆炸瞬间开始，以一种确定的方式演化，并最终成为我们今天所观测到的状态呢？

为什么宇宙会如此均匀，而且恰到好处地以临界速率膨胀，从而不致发生再一次坍缩呢？

在研究宇宙学问题时，必须考虑到选择原理。即我们生活在宇宙中一个适合智慧生命的区域中。这个显而易见的基本因素有时候被称为人择原理。

相反，试想宇宙的初始状态只有在经过极为仔细的选择后，才能保证会演化出我们在自己周围所看到的那些事物。如是，那么宇宙就不大可能包含任何会出现生命的区域。

在前面我已介绍过的热大爆炸模型中，早期宇宙阶段并没有足够的时间能使热量从一个区域传递到另一个区域。

这意味着在诞生之初，宇宙中的不同区域必定有着严格相同的温度，只有这样才能说明下列事实：我们所看到的微波背景在不同方向上有着相同的温度。

还有，宇宙膨胀的初始速率必然经过非常精确的选定，从而保证在今天之前宇宙不会再次坍缩。

这就意味着，如果热大爆炸模型自时间起点以来都是正确的话，那么宇宙的初始状态确实作了非常仔细的选择。

要想解释宇宙为什么恰好应该以这种方式诞生是很困难的，除非借助上帝之手——上帝的本意就是要创造出我们这样的生命。

来源：斯蒂芬·霍金《宇宙简史：起源与归宿》