Astronomy 版 (精华区)

　1973年我开始研究不确定性原理对于处在黑洞附近弯曲时空的粒子的效应。引人
注目的是，我发现黑洞不是完全黑的。不确定性原理允许粒子和辐射以稳定的速率
从黑洞漏出来。这个结果使我以及所有其他人都吃一惊，一般人都不相信它。但是
现在回想起来，这应该是显而易见的。黑洞是空间的一个区域，如果人们以低于光
速的速度不可能从这个区域逃逸。但是费因曼的对历史求和说，粒子可以采取时空
中的任何路径。这样，粒子就可能旅行得比光还快。粒子以比光速更快的速度作长
距离运动的概率很低，但是它可以以超光速类刚好够逃逸出黑洞的运动，然后再以
慢于光速的速度运动。不确定性原理以这种方式允许粒子从过去被认为是终极牢狱
的黑洞中逃逸出来。对于一颗太阳质量的黑洞，因为粒子必须超光速运动几公里，
所以它逃逸的概率非常低。但是可能存在在早期宇宙形成的小得多的黑洞。这些太
初黑洞的尺度可以比原子核还小，而它们可以在十亿吨的质量，也就是富士山那么
大的质量。它们能发射出像一座大型电厂那么大的能量。如果我们能找到这样小黑
洞中的一个并能驾驭其能量该有多好！可惜的是，在宇宙四周似乎没有很多这样的
黑洞。

　　黑洞辐射的预言是把爱因斯坦广义相对论和量子原理合并的第一个非平凡的结
果。它显示引力坍缩并不像过去以为的那样是死亡的结局。黑洞中粒子的历史不必
在一个奇点处终结。相反的，它们可以从黑洞中逃逸出来，并且外面继续它们的历
史。量子原理也许表明，人们还可以使历史避免在时间中有一个开端，也就是在大
爆炸处的创生的一点。

　　这是个更困难得多的问题。因为它牵涉到把量子原理不仅应用到给定的时空背
景中的粒子路径，而且应用到时间和空间的结构本身。人们需要做的是一种不仅对
粒子的而且也对空间和时间的整个结构的历史求和的方法。我们还不知道如何恰当
地进行这种求和，但是我们知道它应具有的某些特征。其中之一便是，如果人们处
理在所谓的虚时间里，而不是在通常的实时间城的历史，那么求和就更容易些。虚
时间是一具很难掌握的概念，它可能是我的书的读者觉得最困难的东西。我还由于
使用虚时间而受到哲学家们猛烈的批评。虚时间和实在的宇宙怎么会相干呢？我以
为这些哲学家没有从历史吸取教训。人们曾经一度认为地球是平坦的以及太阳绕着
地球转动，然而从哥白尼和伽利略时代开始，我们就得调整适应这种观念，即地球
是圆形的而且它绕着太阳公转。类似的，长期以来对于每位观测者时间以相同速率
流逝似乎是显而易见的，但是从爱因斯坦时代开始，我们就得接受，对于不同的观
测者时间流逝的速率不同。此外，宇宙具有唯一的历史似乎是显然的，但是从发现
量子力学起，我们就必须把宇宙考虑成具有任何可能的历史。我要提出，虚时间的
观念也将是我们必须接受的某种东西。它和相信世界是圆的是同等程度的一个智慧
的飞跃。在有教养的世界中平坦地球的信仰者已是凤毛麟角。

　　你可以把通常的实的时间当成一根从左至右的水平线。左边代表早先，右边代
表以后。但是你还可以考虑时间的另一个方向，也就是书页的上方和下方。这就是
时间的所谓的庶的方向，它和实时间夹直角。

　　引入虚时间的缘由是什么呢？人们为什么不只拘泥于我们理解的通常的实时间
呢？正如早先所提到的，其原因是物质和能量要使时空向其自身弯曲。在实时间方
向，这就不可避免地导致奇性。时空在这里到达尽头。物理学方程在奇点处无法定
义，这样人们就不能预言会发生什么。但是虚时间方向和实时间成直角。这表明它
的行为和在空间中运动的三个方向相类似。宇宙中特质引起的时空曲率就使三个空
间方向和这个虚的时间方向绕到后面再相遇到一起。它们会有任何可以叫做开端或
者终结的点，正和地球的表面没有开端或者终结一样。

　　1983年詹姆·哈特尔和我提出，对于宇宙不能取在实时间中的历史求和，相反
的，它应当取在虚时间内的历史的求和，而且这些历史，正如地球的表面那样，自
身必须是闭合的。因为这些历史不具有任何奇性或者任何开端或终结，在它们中发
生的什么可完全由物理定律所确定。这表明在虚时间中发生的东西可被计算出来。
而如果你知道宇宙在虚时间里的历史，你就能计算出它在实时间里如何行为。以这
种方法，你可望得到一个完整的统一理论，它能预言宇宙中的一切。爱因斯坦把他
的晚年献身于寻求这样的一种理论。因为他不相信量子力学，所以他没有寻找到。
他不准备承认宇宙可以有许多不同的历史，正如在对历史求和中的那样。对于宇宙
我们仍然不知道如何正确地对历史求和，但是我们能够相当肯定，它将牵涉到虚时
间以及时空向自身闭合的思想。我认为，对于下一代的人而言，这些思想将会像世
界是圆形的那么自然。虚时间已经成为科学幻想的老生常谈。但是它不仅是科学幻
想或者数学技巧。它是某种使我们生活于其中的宇宙成形的某种东西。

[完]