量子议论

矩阵力学和波动力学的等价性是薛定谔证明的，而不是费曼。二十年代中期，薛定谔和海森堡差不多同时分别提出了波动力学和矩阵力学。几个月之后薛定谔就证明了这两种力学是等价的。后来，这个统一的量子力学数学结构被英国物理学家狄拉克（P.A.M.Dirac）进一步阐述清楚。不久，冯.诺伊曼（就是在计算机发展中起重要作用的那位）的名著《量子力学的数学基础》更利用泛函分析建立了严格的量子力学的数学结构。尽管这本书的德文版直到五十年代才被翻译成英文。费曼发明路径积分是四十年代的事情，那个时候，量子力学的数学体系早已完备。

事实上最初的矩阵力学和波动力学分别对应了态空间中的能量表象和坐标表象。因为一开始处理的都是束缚态的问题，故而能量是分立的，所以能量表象下的量子力学才以分立矩阵的面目出现。


事实上物理学中经常会碰到数学家处理不了的问题，比如一些特殊的微分方程。事实上，物理学家们真的好希望目下的数学能发展到无所不能的程度，或者至少在解微分方程上无所不能，或者在退一步，解线型微分方程上无所不能。但这只是个梦想。更多的时候物理学家求人不如求己，总是要自己想办法做各种在数学上不严格，但确实正确可用的近似。杨振宁曾经引用哈代（？）讲过的一个寓言故事，说某人抱着一对脏衣服，来到洗衣店，结果店员说“我们这里不负责洗衣服”。顾客说“可是你们店门口挂着洗衣店的牌子啊”，店员说“那只不过是一块牌子。”故事里面的顾客就是物理学家，脏衣服就是物理学中的数学问题，而店员就是数学家。

物理学家们不得已而为之使用的一些自创的数学方法，有时甚至会带动数学的发展。最著名的例子就是狄拉克的delta函数，引发了数学中的广义函数理论。也有很多物理学家是用的方法，直到现在在数学上也不能给予充分严格的阐述，也就给数学家们留下了可供研究的问题。费曼提出的路径积分就是这样一个例子。所以说，数学和自然科学的发展，其实是互动的。自然科学家们，并不是一味的被动的接受和使用数学。

"数学工具的发展通常早于使用它的自然科学。这句话对于数学体系而言是对的。但是说道具体的计算方法，就不尽然了。"
以上几段摘录自某网页，我不认同，我觉得数学工具的发展通常早于使用它的自然科学是对的，我一直都认为，大家呢？

量子生物学

量子生物学
quantum biology

运用量子力学的理论、概念和方法研究生命物质和过程的一门学科，又称量子生物物理学。量子力学的创立和发展，吸引着物理学家和化学家，促使他们用以分析具有生物学意义的分子之电子结构，并把结果和生物学活性联系起来。例如，1938年R.F.施密特就已开始对致癌芳香烃类化合物进行研究，试图说明致癌活性与分子的电子结构之间的关系。以后经过普尔曼等人的工作，现已成为量子生物学的一个重要组成部分。
　1930年物理学家P.约尔丹进一步提出了“突变是一种量子过程”，这一观点在1944年E.薛定谔的《生命是什么》一书中得到了详尽的阐述。他还提出了遗传物质是一种有机分子，遗传性状以“密码”形式通过而传递等设想。这些设想由于与提出结构模型而得到极大的发展，从而奠定了的基础。分子的相互作用必然涉及其外围电子的行为，而能够精确描述电子行为的手段就是量子力学。因此量子生物学是分子生物学深入发展的必然趋势，是量子力学与分子生物学发展到一定阶段之后相互结合的产物。
　

思考：
如果生物可以量子化，我们不可以通过把自己量子化来达到时光转移？

量子会不会成为破解生物密码的终极武器？

量子论纳米

从一开始纳米技术就是以量子论主宰世界为前提的科学技术。虽然21世纪不断被称为“生物工程时代”、“光时代”和“高度信息化时代”，如此等等，但是无论哪种称谓，其技术关键都是量子效应，这也是纳米技术有可能引起计算机革命、材料革命、光革命甚至生物工程革命的原因。因此，我们应当十分重视纳米科技在量子物理层面上的研究，具体来讲要重视诸如纳米量子结构、量子器件及其集成技术的基础研究。下面我们扼要从几个方面来阐述它的重要性与意义。

随着固态器件朝着小尺度、低维方向发展，它已经成为一种纳米量子结构。由于纳米量子结构中的受限电子、光子呈现出许多与它们在三维大结构中十分不同的、物理内涵十分丰富的新量子现象和效应，它一直在源源不断地被人们用来研制具有新功能和新原理的电子、光电子器件，不断地从最基础的层面上为开拓电子、光电子、光子信息技术的潜力提供了新机遇。目前，纳米量子结构中波函数工程的提出将使人们能够从量子态波函数出发来设计新一代量子器件，开辟了量子相干的电子、光电子学新领域，标志着信息电子、光电子技术进入了"全量子化"的新阶段，这将对一个国家信息科学技术在新世纪的发展起巨大推动作用。
在纳米量子结构中信息载体将经历着从经典的电子流到单个电子及至波函数的演变．这一挑战使得科学家探索固态量子电路的工作显得格外紧迫起来。固态量子电路研究所需解决的问题，例如如何实现量子点自动基元间、单电子电路中数据信息的可靠传递？如何制备量子比特？如何在不同位之间引入量子纠缠？如何实现量子信息读出？这一新的科学挑战，一定会促使具有新概念的量子电路的诞生

可是这个电路会不会变成不稳定？

思考：
这个电路能不能拿来启动时光机？

这个电路能不能用成迷你晶片，让它放入生体内，从而探测癌细胞呢？

“宇宙的起源”主题- 霍金

6月19日上午，世界科学大师斯蒂芬·霍金教授参加在人民大会堂举行的2006年国际弦理论大会开幕式，并作“宇宙的起源”主题讲座。据大会主办方之一中国科学院理论物理研究所透露，在北京期间，霍金教授将向科学界和公众作两场“宇宙的起源”主题讲座。



　　以下为霍金今天上午的演讲全文：

　　根据中非Boshongo人的传说，世界太初只有黑暗、水和伟大的Bumba上帝。一天，Bumba胃痛发作，呕吐出太阳。太阳灼干了一些水，留下土地。他仍然胃痛不止，又吐出了月亮和星辰，然后吐出一些动物，豹、鳄鱼、乌龟、最后是人。

　　这个创世纪的神话，和其它许多神话一样，试图回答我们大家都想诘问的问题：为何我们在此？我们从何而来？一般的答案是，人类的起源是发生在比较近期的事。人类正在知识上和技术上不断地取得进步。这样，它不可能存在那么久，否则的话，它应该取得更大的进步。这一点甚至在更早的时候就应该很清楚了。

　　例如，按照Usher主教《创世纪》把世界的创生定于公元前4004年10月23日上午9时。另一方面，诸如山岳和河流的自然环境，在人的生命周期里改变甚微。所以人们通常把它们当作不变的背景。要么作为空洞的风景已经存在了无限久，要么是和人类在相同的时刻被创生出来。

　　但是并非所有人都喜欢宇宙有个开端的思想。例如，希腊最著名的哲学家亚里士多德，相信宇宙已经存在了无限久的时间。某种永恒的东西比某种创生的东西更完美。他提出我们之所以看到发展处于这个情形，那是因为洪水或者其它自然灾害，不断重复地让文明回复到萌芽阶段。信仰永恒宇宙的动机是想避免求助于神意的干涉，以创生宇宙并启始运行。相反地，那些相信宇宙具有开端的人，将开端当作上帝存在的论据，把上帝当作宇宙的第一原因或者原动力。

　　如果人们相信宇宙有一个开端，那么很明显的问题是，在开端之前发生了甚么？上帝在创造宇宙之前，他在做甚么？他是在为那些诘问这类问题的人准备地狱吗？德国哲学家伊曼努尔.康德十分关心宇宙有无开端的问题。他觉得，不管宇宙有无开端，都会引起逻辑矛盾或者二律背反。如果宇宙有一个开端，为何在它起始之前要等待无限久。他将此称为正题。另一方面，如果宇宙已经存在无限久，为甚么它要花费无限长的时间才达到现在这个阶段。他把此称为反题。无论正题还是反题，都是基于康德的假设，几乎所有人也是这么办的，那就是，时间是绝对的，也就是说，时间从无限的过去向无限的将来流逝。时间独立于宇宙，在这个背景中，宇宙可以存在，也可以不存在。

　　直至今天，在许多科学家的心中，仍然保持这样的图景。然而，1915年爱因斯坦提出他的革命性的广义相对论。在该理论中，空间和时间不再是绝对的，不再是事件的固定背景。相反地，它们是动力量，宇宙中的物质和能量确定其形状。它们只有在宇宙之中才能够定义。这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的。这有点儿像去寻找比南极还南的一点没有意义一样。它是没有定义的。

　　如果宇宙随时间本质上不变，正如20世纪20年代之前一般认为的那样，就没有理由阻止在过去任意早的时刻定义时间。人们总可以将历史往更早的时刻延展，在这个意义上，任何所谓的宇宙开端都是人为的。于是，情形可以是这样，这个宇宙是去年创生的，但是所有记忆和物理证据都显得它要古老得多。这就产生了有关存在意义的高深哲学问题。我将采用所谓的实证主义方法来对付这些问题。在这个方法中，其思想是，我们按照我们构造世界的模型来解释自己感官的输入。人们不能询问这个模型是否代表实在，只能问它能否行得通。首先，如果按照一个简单而优雅的模型可以解释大量的观测；其次，如果这个模型作出可能被观察检验，也可能被证伪的明确预言，这个模型即是一个好模型。

　　根据实证主义方法，人们可以比较宇宙的两个模型。第一个模型，宇宙是去年创生的，而另一个是宇宙已经存在了远为长久的时间。一对孪生子在比一年前更早的时刻诞生，已经存在了久于一年的宇宙的模型能够解释像孪生子这样的事物。

　　另一方面，宇宙去年创生的模型不能解释这类事件，因此第二个模型更好。人们不能诘问宇宙是否在一年前确实存在过，或者仅仅显得是那样。在实证主义的方法中，它们没有区别。

　　在一个不变的宇宙中，不存在一个自然的起始之点。然而，20世纪20年代当埃德温.哈勃在威尔逊山上开始利用100英寸的望远镜进行观测时，情形发生了根本的改变。哈勃发现，恒星并非均匀地分布于整个空间，而是大量地聚集在称为星系的集团之中。

　　哈勃测量来自星系的光，进而能够确定它们的速度。他预料向我们飞来的星系和离我们飞去的星系一样多。这是在一个随时间不变的宇宙中应有的。但是令哈勃惊讶的是，他发现几乎所有的星系都飞离我们而去。此外，星系离开我们越远，则飞离得越快。宇宙不随时间不变，不像原先所有人以为的那样。它正在膨胀。星系之间的距离随时间而增大。

　　宇宙膨胀是20世纪或者任何世纪最重要的智力发现之一。它转变了宇宙是否有一个开端的争论。如果星系现在正分开运动，那么，它们在过去一定更加靠近。如果它们过去的速度一直不变，则大约150亿年之前，所有星系应该一个落在另一个上。这个时刻是宇宙的开端吗？

　　许多科学家仍然不喜欢宇宙具有开端。因为这似乎意味着物理学崩溃了。人们就不得不去求助于外界的作用，为方便起见，可以把它称作上帝，去确定宇宙如何起始。因此他们提出一些理论。在这些理论中，宇宙此刻正在膨胀，但是没有开端。其中之一便是邦迪、高尔德和霍伊尔于1948年提出的稳恒态理论。

　　在稳恒态理论中，其思想是，随着星系离开，由假设中的在整个空间连续创生的物质形成新的星系。宇宙会永远存在，而且在所有时间中都显得一样。这最后的性质从实证主义的观点来看，作为一个可以用观测来检验的明确预言，具有巨大的优点。在马丁.莱尔领导下的剑桥射电观测天文小组，在20世纪60年代早期对弱射电源进行了调查。这些源在天空分布得相当均匀，表明大部分源位于银河系之外。平均而言，较弱的源离得较远。

　　稳恒态理论预言了源的数目对应于源强度的图的形状。但是观测表明，微弱的源比预言的更多，这表明在过去源的密度较高。这就和稳恒态理论的任何东西在时间中都是不变的基本假设相冲突。由于这个，也由于其它原因，稳恒态理论被抛弃了。

　　还有另一种避免宇宙有一开端的企图是，建议存在一个早先的收缩相，但是由于旋转和局部的无规性，物质不会落到同一点。相反，物质的不同部分会相互错开，宇宙会重新膨胀，这时密度保持有限。两位俄国人利弗席兹和哈拉尼科夫实际上声称，他们证明了，没有严格对称的一般收缩总会引起反弹，而密度保持有限。这个结果对于马克思主义列宁主义的唯物辩证法十分便利，因为它避免了有关宇宙创生的难以应付的问题。因此，这对于苏联科学家而言成为一篇信仰的文章。

　　当利弗席兹和哈拉尼科夫发表其断言时，我是一名21岁的研究生，为了完成博士论文，我正在寻找一个问题。我不相信他们所谓的证明，于是就着手和罗杰.彭罗斯一起发展新的数学方法去研究这个问题。我们证明了宇宙不能反弹。如果爱因斯坦的广义相对论是正确的，就存在一个奇点，这是具有无限密度和无限时空曲率的点，时间在那里有一个开端。

　　在我得到第一个奇点结果数月之后，即1965年10月，人们得到了确认宇宙有一个非常密集开端的思想的观察证据，那是发现了贯穿整个空间的微弱的微波背景。这些微波和你使用的微波炉的微波是一样的，但是比它微弱多了。它们只能将匹萨加热到摄氏负270.4度，甚至无法将匹萨化冻，更不用说烤熟它。实际上你自己就可以观察到这些微波。把你的电视调到一个空的频道去，在荧幕上看到的雪花的百分之几就归因于这个微波背景。早期非常热和密集状态遗留下的辐射是对这个背景的仅有的合理解释。随着宇宙膨胀，辐射一直冷却下来，直至我们今天观察到它的微弱的残余。

　　虽然彭罗斯和我自己的奇性定理预言，宇宙有一个开端，这些定理并没有告诉宇宙如何起始。广义相对论方程在奇点处崩溃了。这样，爱因斯坦理论不能预言宇宙如何起始，它只能预言一旦起始后如何演化。人们对彭罗斯和我的结果可有两种态度。一种是上帝由于我们不能理解的原因，选择宇宙的启始方式。这是约翰.保罗教的观点。在梵蒂冈的一次宇宙论会议上，这位教皇告诉代表们，在宇宙起始之后，研究它是可以的。但是他们不应该探究起始的本身，因为这是创生的时刻，这是上帝的事体。我暗自庆幸，他没有意识到，我在会议上发表了一篇论文，刚好提出宇宙如何起始。我可不想象伽利略那样被递交给宗教裁判厅。

　　对我们结果的另外解释，这也是得到大多数科学家赞同的解释。这个结果显示，在早期宇宙中的非常强大的引力场中，广义相对论崩溃了，必须用一个更完备的理论来取代它。因为广义相对论没有注意到物质小尺度结构，而后者是由量子理论制约的，所以人们预料总要进行这种取代。在通常情况下，因为宇宙的尺度和量子理论的微观尺度相比较极为巨大，所以是否取代无所谓。但是当宇宙处于普朗克尺度，也就是1千亿亿亿亿分之一米时，这两个尺度变成相同，必须考虑量子理论。

　　为了理解宇宙的起源，我们必须把广义相对论和量子理论相结合。里查德.费恩曼对历史求和的思想似乎是实现这个目标的最佳方法。里查德.费恩曼是一位多姿多彩的人物。他在帕沙迪那的脱衣舞酒吧里敲小鼓，又是加州理工学院卓越的物理学家。他提议一个系统从状态A到状态B经过所有可能的路径或历史。　　每个路径或者历史都有一定的振幅和强度。而系统从A到B的概率是将每个路径的振幅加起来。存在一个由兰干酪制成月亮的历史。但是其振幅很低。这对于老鼠来说不是一个好消息。

　　宇宙现在状态的概率可将结局为这个状态的所有历史迭加得到。但是这些历史如何起始的呢？这是一个改头换面的起源问题。是否需要一个造物主下达命令，宇宙如此这般起始呢？还是由科学定律来确定宇宙的初始条件呢？

　　事实上，即便宇宙的历史回到无限的过去，这个问题仍然存在。但是如果宇宙只在150亿年前起始，这个问题就更加急切。询问在时间的开端会发生甚么，有点像当人们认为世界是平坦的，询问在世界的边缘会发生甚么一样。世界是一块平板吗？海洋从它边缘上倾泻下去吗？我已经用实验对此验证过。我环球旅行过，我并没有掉下去。

　　正如大家知道的，当人们意识到世界不是一块平板，而是一个弯曲的面时，在宇宙的边缘发生甚么的问题就被解决了。然而，时间似乎不同。它显得和空间相分离。像是一个铁轨模型。如果它有一个开端，就必须有人去启动火车运行。

　　爱因斯坦的广义相对论将时间和空间统一成时空。但是时间仍然和空间不同，它正像一个通道，要么有开端和终结，要么无限地伸展出去。然而，詹姆.哈特尔和我意识到，当广义相对论和量子论相结合时，在极端情形下，时间可以像空间中另一方向那样行为。这意味着，和我们摆脱世界边缘的方法类似，可以摆脱时间具有开端的问题。

　　假定宇宙的开端正如地球的南极，其纬度取时间的角色。宇宙就在南极作为一个起始点。随着往北运动，代表宇宙尺度的常纬度的圆就膨胀。诘问在宇宙开端之前发生了甚么是没有意义的问题。因为在南极的南边没有任何东西。

　　时间，用纬度来测量，在南极处有一个开端。但是南极和其它的点非常相像。至少我听别人这么讲的。我去过南极洲，没有去过南极。

　　同样的自然定律正如在其它地方一样，在南极成立。长期以来，人们说宇宙的开端是正常定律失效之处，所以宇宙不应该有开端。而现在，宇宙的开端由科学定律来制约，所以反对宇宙有开端的论证不再成立。 　　詹姆.哈特尔和我发展宇宙自发创生的图景有一点像泡泡在沸腾的水中形成。

　　其思想是，宇宙最可能的历史像是泡泡的表面。许多小泡泡出现，然后再消失。这些对应于微小的宇宙，它们膨胀，但在仍然处于微观尺度时再次坍缩。它们是另外可能的宇宙，由于不能维持足够长的时间，来不及发展星系和恒星，更不用说智慧生命了，所以我们对它们没有多大兴趣。然而，这些小泡泡中的一些会膨胀到一定的尺度，到那时可以安全地逃避坍缩。它们会继续以不断增大的速率膨胀，形成我们看到的泡泡。它们对应于开始以不断增加的速率膨胀的宇宙。这就是所谓的暴胀，正如每年的价格上涨一样。

　　通货膨胀的世界纪录应归一战以后的德国。在18月期间价格增大了一千万倍。但是，它和早期宇宙中的暴胀相比实在微不足道。宇宙在比一秒还微小得多的时间里膨胀了十的30次方倍。和通货膨胀不同，早期宇宙的暴胀是非常好的事情。它产生了一个非常巨大的均匀的宇宙，正如我们观察到的。然而，它不是完全均匀的。在对历史求和中，稍微具有无规性的历史和完全均匀和规则历史的概率几乎相同。因此，理论预言早期宇宙很可能是稍微不均匀的。这些无规性在从不同方向来的微波背景强度上引起小的变化。利用MAP(微波各向异性)卫星已经观察到微波背景，发现了和预言完全一致的变化。这样，我们知道自己正在正确的道路上前进。

　　早期宇宙中的无规性，意味着在有些区域的密度，比其它地方的稍高。这些额外密度的引力吸引使这个区域的膨胀减缓，而且最终能够使这些区域坍缩形成星系和恒星。请仔细看这张微波天图。它是宇宙中一切结构的蓝图。我们是极早期宇宙的量子起伏的产物。上帝的确在掷骰子。

　　在过去的百年间，我们在宇宙学中取得了惊人的进步。广义相对论和宇宙膨胀的发现，粉碎了永远存在并将永远继续存在的宇宙的古老图像。取而代之，广义相对论预言，宇宙和时间本身都在大爆炸处起始。它还预言时间在黑洞里终结。宇宙微波背景的发现，以及黑洞的观测，支持这些结论。这是我们的宇宙图像和实在本身的一个深刻的改变。

　　虽然广义相对论预言了，宇宙来自于过去一个高曲率的时期，但它不能预言宇宙如何从大爆炸形成。这样，广义相对论自身不能回答宇宙学的核心问题，为何宇宙如此这般。然而，如果广义相对论和量子论相合并，就可能预言宇宙是如何起始的。它开始以不断增大的速率膨胀。这两个理论的结合预言，在这个称作暴胀的时期，微小的起伏会发展，导致星系、恒星以及宇宙中所有其它结构的形成。对宇宙微波背景中的小的非均匀性的观测，完全证实了预言的性质。这样，我们似乎正朝着理解宇宙起源的正确方向前进，尽管还有许多工作要做。当我们通过精密测量空间航空器之间距离，进而能够检测到引力波，就会打开极早期宇宙的新窗口。引力波从最早的时刻自由地向我们传播，所有介入的物质都无法阻碍它。与此相比较，自由电子多次地散射光。这种散射一直进行到30万年后电子被凝结之前。

　　尽管我们已经取得了一些伟大成功，并非一切都已解决。我们观察到，宇宙的膨胀在长期的变缓之后，再次加速。对此理论还不能理解清楚。缺乏这种理解，对宇宙的未来还无法确定。它会继续地无限地膨胀下去吗？暴胀是一个自然定律吗？或者宇宙最终会再次坍缩吗？新的观测结果，理论的进步正迅速涌来。宇宙学是一个非常激动人心和活跃的学科。我们正接近回答这古老的问题：我们为何在此？我们从何而来？　　　

　　谢谢各位。 　

为何早期宇宙如此之热？讨论1

简而言之就是研究宇宙诞生过程的学科。目前有两种理论

标准宇宙模型： 大爆炸宇宙模型的基本观点是：迄今观测到的宇宙，起始于最初的一次大爆炸事件。那时，宇宙的温
关于宇宙的形成和演化，尽管有不少理论，但是大爆炸宇宙模型能说明最多的观测事实，一般称为标准宇宙模型。
大爆炸宇宙模型的基本观点是：迄今观测到的宇宙，起始于最初的一次大爆炸事件。那时，宇宙的温度极高，密度极大，体积极小。大爆炸使物质四散飞出，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有的星系，恒星，行星乃至生命等，总体上都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。这被称为标准宇宙模型。

宇宙大爆炸的基本轮廓被这样描述出来：大爆炸后最初几分钟内合成了氦和氘这类轻元素。大约几十万年后出了炽热火球，具有星系级能量的射电源的辐射呈现出由强到弱的演化趋势，许多遥远的星系都在以很高的速度彼此退行。不过，大爆炸宇宙论关于宇宙起始于一个微点的假设，至今仍未得到证实。大爆炸宇宙学的创始人为伽莫夫。
您正在查看的1946年伽莫夫发表大爆炸理论，在此基础上形成的标准宇宙模型解释了众多观测事实
暴涨理论：麻省理工学院的科学家阿伦·固斯提出，早期宇宙可能存在过一个非常快速膨胀的时期。这种膨胀叫做“暴涨”，意指宇宙在一段时间里，不像现在这样以减少的、而是以增加的速率膨胀。按照固斯理论，在远远小于1秒的时间里，宇宙的半径增大了100万亿亿亿（1后面跟30个0）倍。

固斯提出，宇宙是以一个非常热而且相当紊乱的状态从大爆炸开始的。这些高温表明宇宙中的粒子运动得非常快并具有高能量。正如早先我们讨论的，人们预料在这么高的温度下，强和弱核力及电磁力都被统一成一个单独的力。当宇宙膨胀时它会变冷，粒子能量下降。最后出现了所谓的相变，并且力之间的对称性被破坏了：强力变得和弱力以及电磁力不同。相变的一个普通的例子是，当水降温时会冻结成冰。液态水是对称的，它在任何一点和任何方向上都是相同的。然而，当冰晶体形成时，它们有确定的位置，并在某一方向上整齐排列，这就破坏了水的对称。

处理水的时候，只要你足够小心，就能使之“过冷”，也就是可以将温度降低到冰点（0℃）以下而不结冰。固斯认为，宇宙的行为也很相似：宇宙温度可以低到临界值以下，而没有使不同的力之间的对称受到破坏。如果发生这种情形，宇宙就处于一个不稳定状态，其能量比对称破缺时更大。这特殊的额外能量呈现出反引力的效应：其作用如同一个宇宙常数。宇宙常数是当爱因斯坦在试图建立一个稳定的宇宙模型时，引进广义相对论之中去的。由于宇宙已经像大爆炸模型那样膨胀，所以这宇宙常数的排斥效应使得宇宙以不断增加的速度膨胀，即使在一些物质粒子比平均数多的区域，这一有效宇宙常数的排斥作用超过了物质的引力吸引作用。这样，这些区域也以加速暴涨的形式而膨胀。当它们膨胀时，物质粒子越分越开，留下了一个几乎不包含任何粒子，并仍然处于过冷状态的膨胀的宇宙。宇宙中的任何不规则性都被这膨胀抹平，正如当你吹胀气球时，它上面的皱纹就被抹平了。所以，宇宙现在光滑一致的状态，可以是从许多不同的非一致的初始状态演化而来。

在这样一个其膨胀由宇宙常数加速、而不由物质的引力吸引使之减慢的宇宙中，早期宇宙中的光线就有足够的时间从一个地方传到另一个地方。这就解答了早先提出的，为何在早期宇宙中的不同区域具有同样性质的问题。不但如此，宇宙的膨胀率也自动变得非常接近于由宇宙的能量密度决定的临界值。这样，不必去假设宇宙初始膨胀率曾被非常仔细地选择过，就能解释为何现在的膨胀率仍然是如此地接近于临界值。

暴涨的思想还能解释为何宇宙存在这么多物质。在我们能观察到的宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿（1后面跟80个0）个粒子。它们从何而来？答案是，在量子理论中，粒子可以从粒子/反粒子对的形式由能量中创生出来。但这只不过引起了能量从何而来的问题。答案是，宇宙的总能量刚好是零。宇宙的物质是由正能量构成的；然而，所有物质都由引力互相吸引。两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量，因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开。这样，在一定意义上，引力场具有负能量。在空间上大体一致的宇宙的情形中，人们可以证明，这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量，所以宇宙的总能量为零。

零的两倍仍为零。这样宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍，而不破坏其能量的守恒。在宇宙的正常膨胀时，这并没有发生。这时当宇宙变大时，物质能量密度下降。然而，这种情形确实发生于暴涨时期。因为宇宙膨胀时，过冷态的能量密度保持不变：当宇宙体积加倍时，正物质能和负引力能都加倍，总能量保持为零。在暴涨相，宇宙的尺度增大了一个非常大的倍数。这样，可用以制造粒子的总能量变得非常大。正如固斯所说的：“都说没有免费午餐这件事，但是宇宙是最彻底的免费午餐。”

今天宇宙不是以暴涨的方式膨胀。这样，必须有一种机制，它可以消去这一非常大的有效宇宙常数，从而使膨胀率从加速的状态，改变为正如同今天这样由引力减慢下的样子。人们可以预料，在宇宙暴涨时不同力之间的对称最终会被破坏，正如过冷的水最终会凝固一样。这样，未破缺的对称态的额外能量就会释放，并将宇宙重新加热到刚好低于使不同力对称的临界温度。以后，宇宙就以标准的大爆炸模式继续膨胀并变冷。但是，现在找到了何以宇宙刚好以临界速率膨胀，并在不同的区域具有相同温度的解释。

我们能不能移动地球？

我们能不能移动地球？
这是我今天开始想的问题。
给点意见吧。

从宇宙看量子

宇宙从非常热开始并随膨胀而冷却的景象，和我们今天所有的观测证据相一致。尽管如此，还有许多重要问题未被回答：

　　（1）为何早期宇宙如此之热？

　　（2）为何在大尺度上宇宙是如此一致？为何在空间的所有地方和所有方向上它显得是一样的？尤其是，当我们朝不同方向看时，为何微波辐射背景的温度是如此之相同？这有点像问许多学生一个考试题。如果所有人都刚好给出相同的回答，你就会十分肯定，他们互相之间通过话。在上述的模型中，从大爆炸开始光还没有来得及从一个很远的区域传到另一个区域，即使这两个区域在宇宙的早期靠得很近。按照相对论，如果连光都不能从一个区域走到另一个区域，则没有任何其他的信息能做到。所以，除非因为某种不能解释的原因，导致早期宇宙中不同的区域刚好从同样的温度开始，否则，没有一种方法能使它们有互相一样的温度。

　　（3）为何宇宙以这样接近于区分坍缩和永远膨胀模型的临界膨胀率的速率开始，以至于即使在100亿年以后的现在，它仍然几乎以临界的速率膨胀？如果在大爆炸后的1秒钟那一时刻其膨胀率甚至只要小十亿亿分之一，那么在它达到今天这么大的尺度之前宇宙就已坍缩。

　　（4）尽管在大尺度上宇宙是如此的一致和均匀，它却包含有局部的无规性，诸如恒星和星系。人们认为，这些是从早期宇宙中不同区域间的密度的很小的差别发展而来。这些密度起伏的起源是什么？

-霍金

我知，故我在，量子呢？

　　在空间和时间中所发生的情况，在别的方面也已相当程度地出现了。想用先验的原则来给宇宙加以规范的企图已经破产。逻辑已不像过去那样是各种可能性的阻碍，而成为了人们想象力的伟大解放者：它提供无数的方法，都不是不假思索的常识所能够理解的；它并且把抉择的重任留给了经验，在有抉择可能的时候，让经验来在逻辑所提出的那许多世界之中为我们做出抉择。这样，关于一切存在的知识，就只限于我们从经验所能够知道的东西，——而不是限于我们所能实际经验到的东西了；因为我们已经明了，有许多描述的知识是论及我们并没有直接经验的事物的。但是，就一切描述的知识而论，我们需要有共相间的一定关系来使我们能从这样或那样的材料，推论出我们的材料所表示的某种客体。因此，就物理客体而言，比如说，感觉材料乃是物理客体的表征这个原则，它本身就是共相的一个关系；而且只有借助于这个原则，经验才能使我们获得有关物理客体的知识。这也同样适用于因果律，或者降而适用于普遍性较差的原则（如引力定律）。
罗素高尔

真的吗？
量子是不是也可以借重这个分析来达到宇宙的另一端？
量子会不会经不起时间的考验而破产。我在怀疑着。