据英国广播公司（BBC）网站报道，宇宙为何会存在？人们为这个问题已经争论不休了几千年。全世界几乎每一个古代文明都会有着自己对于这个问题的解释——但尽管存在差异，但从本质上来说，他们基本都将原因归为某位神灵的创造。宇宙的起源问题同时也是哲学界长久以来探讨的话题。然而在这场喧嚣之中，科学界的声音却显得格外微弱。

不过在最近几年时间里，一部分物理学家和宇宙学家们终于开始尝试涉足这一终极问题的探讨。他们指出我们目前已经大致了解了宇宙的历史，并且也了解了可以对其进行基本描述的物理学定律。他们认为，借助以上这些信息，我们应该就可以探寻宇宙如何存在以及为何存在这类问题的答案。

天文学家们自己也承认，他们对于这个问题给出的回答听上去是充满争议的：他们认为我们目前生活其中的，遍布恒星的宇宙最初是从一场剧烈的大爆炸中诞生的，而在那之前什么都不存在。天文学家们指出，大爆炸必然会发生，原因是“虚空”（nothing）本质上是不稳定的。

这样的观点或许听上去会显得非常诡异，或感觉就是另外一个疯狂的创世学说。但物理学家们指出，这一理论是直接从物理学的两大支柱，即量子力学和广义相对论中推导出来的。

可是，从“虚空”之中诞生，这怎么可能呢？

真空中的粒子

“斯蒂芬五重星系”。哈勃空间望远镜拍摄图像

在探讨这个问题之前，我们首先应该了解一下量子力学的一些观点。量子力学是物理学的一个重要分支，主要适用于非常微观的世界，如原子甚至更加微小的粒子。这是一个极为成功的理论，它实际上构成了现在我们使用的大部分电子器件背后的理论基础。

量子力学告诉我们，并不存在所谓的“真空”。即便是最完美的真空之中实际上也充斥着粒子与反粒子，它们不断诞生，然后几乎在同时不断湮灭。

这些所谓的“虚粒子”（virtual particles）存在的时间太过短暂，因而无法被直接测量到，但通过一些效应，我们可以确信它们的确存在。

时空——从零空间和零时间开始

或许多重宇宙就像这些气泡一样

从微观事物，如原子，到宏观事物，如星系。与描述微观世界的量子力学不同，我们用于描述宏观世界的理论则是广义相对论。这是爱因斯坦一生最重要的成就，该理论描述了空间，时间和引力是如何运作的。

相对论与量子力学不同，并且迄今都没有任何人能够将这两者成功地统一起来。然而借助谨慎的近似方法，一些理论科学家的确已经成功地在某些具体问题上同时应用这两大理论。比如英国剑桥大学的史蒂芬·霍金教授对于黑洞的研究便是如此。

在这样尝试的过程中，科学家们发现的一个情况就是，当将量子力学应用到在可能范围内最小尺度的空间中时，空间本身将变得不稳定。在这样的尺度上，空间不再显示完美的平滑和连续，空间和时间都失去了其稳定性，它们混杂在一起，形成了时空的泡沫。

换句话说，微小的时空泡沫是可以自发形成的。美国亚利桑那州立大学坦普尔分校的劳伦斯·克劳斯（Lawrence Krauss）表示：“如果时空是量子化的，它们就会发生涨落。因此正如你可以创造出虚粒子一样，你也可以创造出虚时空。”

除此之外，如果这些时空泡沫的形成是可能的，那么它们就一定会形成。美国波士顿塔夫茨大学的亚历山大·维兰金（Alexander Vilenkin）指出：“在量子物理学中，如果某件事并非是被禁止的，那么它真的发生的概率就不为零。”

从“气泡”中诞生的宇宙

宇宙微波背景辐射分布图，这是宇宙大爆炸留下的余晖

于是，并非仅仅只有粒子和反粒子能够从“虚空”之中诞生并消亡：时空的“气泡”也同样可以。但即便如此，想象一下一个无限小的时空气泡要变成一个内部包含有1000亿个以上星系的巨大宇宙，这样的跨越也实在太大了。难道不是吗？即便这样一个“气泡”能够形成，它也会在转瞬之间再次消失。

但事实上，这样的“气泡”是有可能幸存下来的。但为了达成这样的结果，我们还必须借助另外一项宇宙奇迹：暴涨。

大部分物理学家现在都同意我们生活其中的宇宙是从大爆炸开端的。起初宇宙中所有的物质和能量都被压缩在一个无限小的点上，然后这个点爆炸了。之所以物理学家们能够达成这样的共识，主要源于20世纪早期的一项重要发现：观测证据显示宇宙正在膨胀。既然所有的星系都正在远离我们，那么在此之前的某一时刻，所有星系必定都曾经聚集在一起。

而暴涨理论指出，在大爆炸之后的一个阶段，宇宙曾经经历过一段急速膨胀的过程。这一听上去有些荒谬的观点最早是在上世纪80年代由美国麻省理工学院的阿兰·古斯（Alan Guth）提出来的，随后由现任职于斯坦福大学的安德烈·林德（Andrei Linde）进行了修订。

这项理论的主要观点包括：在大爆炸发生之后的一瞬间，量子尺度的空间突然经历难以想象的极速膨胀过程。在极短的时间内，原始宇宙的大小便从比一个原子核还要小，突然膨胀为一粒沙子的大小。当这一膨胀过程最终减速时，驱动这一过程的力场转变为充斥今天宇宙空间的物质与能量，也因此，古斯将这一暴涨过程称作“终极免费午餐”。

然而更加让人感到诡异的是，这一诡异的理论竟然与观测现实的吻合度相当好。尤其是，它可以非常好的解释宇宙微波背景辐射的存在，这是大爆炸留下的微弱余晖，这种微波辐射几乎均匀地分布在宇宙的各个方向，构成一种近似背景的模式。如果宇宙没有经历过如此快速的暴涨过程，那么这一辐射背景的均匀度应当会差得多。

宇宙是平坦的，这很重要

研究的结果显示，从最大的可观测尺度上来看，我们的宇宙是平坦的。宇宙是平坦的——这一点极其重要，因为只有一个平坦的宇宙才能从“虚无”中诞生

暴涨理论也给了宇宙学家们一把测量的工具，他们可以据此度量宇宙的几何学特征。对这一问题的研究结果对于我们理解宇宙如何从虚无之中诞生将具有关键意义。

爱因斯坦的广义相对论告诉我们，我们生活其中的时空可以三种形式存在。它可以表现为平坦的，就像一张桌子的台面；它也可以具有正曲率，就像一个球体的表面，在这种情况下，如果你