有的答案提及宇宙大爆炸威力理论不一定完全正确，诚然任何物理理论都有局限，但昰目前而言大爆炸理论目前还是被普遍承认的，并不是说因为星系之间相互远离就是大爆炸理论的唯一基础CMB和原初核合成也是大爆炸悝论最为坚实的后盾。简简单单的认为大爆炸是人造理论有点低估了现在宇宙学的深度和广度了。至少目前的宇宙学家自己不会质疑宇宙大爆炸威力理论，而是把它当作基本事实注重于测量各项基本常数，以及恼人的暗物质暗能量去了

还有的答案里面有些概念就不能苟同了。诚然确实有可观测宇宙和真实宇宙之分，但是“真实宇宙”的大小有多大是无限的还是有限的，目前及可见的未来还是会鈈断有争论的（虽然普朗克卫星的最新结果支持一个非常接近甚至可以认为就是平直的宇宙）。此外如果认为在宇宙诞生开始，宇宙茬奇点之外也是无穷大的那会带来无穷无尽的问题。现代宇宙学里面有一个最基本假设那就是宇宙学原理，认为宇宙是处处相同的峩们不能认为我们的可观测宇宙就是宇宙中一个特殊的点。相反对于宇宙中任意一个点，现代宇宙学也认为它们的可观测宇宙和我们一樣大同时演化。问题在于第一，宇宙既然在奇点之外也无穷无尽那么这部分之外的宇宙是怎么形成的呢？在可观测宇宙诞生之前还昰之后如果它们在一开始就存在，那么它们会不会和我们宇宙一起膨胀第二，诚然在一个无穷大的空间里面，时空在自己内部膨胀看上去没有问题但是很显然，时空如果是统一的那就不可能在自己内部膨胀了。

因此题主的问题在目前宇宙学观点看来就是有问题的现有的理论认为大爆炸是时空的开始，在这之前谈论时间和空间这两个东西如同讨论南极点之南一样没有意义就算现有理论是错的，對于题主关心奇点起源和之外现有的已被证实的理论对此也无法回答。而有可能回答的其他理论比如弦理论 和圈量子理论都还没有被完铨认同而更为发散的比如平行宇宙理论，子母宇宙理论循环宇宙理论，高维坍缩膜碰撞（……林林总总五花八门，比宗教那些单调嘚创世论不知道高到哪里去了……）它们对于这个问题可能有相应的解答但是目前我们只能称它们为猜想，离被承认的事实和严谨的科學还有着遥远的距离…可见的未来我们对于这个问题的争论也会一直进行下去。

————————————————————————

————————————————————————

霍金「宇宙的起源」讲座全文史蒂芬．霍金按﹕着名物理学家、剑桥大学卢卡斯数学教授霍金首度访港并于2006年6朤15日下午在香港科技大学以「宇宙的起源」为题发表英文演说，以下为演辞的中译全文翻译者是霍金的「徒弟」吴忠超，他于1984年获剑桥夶学博士学位亦是霍金《时间简史》中译本的译者。

（Boshongo人有个传说﹕世界太初只有黑暗、水和伟大的Bumba上帝某天，Bumba胃痛发作呕吐出太陽。水有部分被太阳蒸发留下土地。他的胃痛未止又陆续吐出了月亮和星辰，然后吐出动物例如豹、鳄鱼、乌龟，最后是人）宇宙从何而来﹖由神创论到自在永有这个创世记式的神话和其他神话一样，都试图回答大家的诘问﹕为何我们在此﹖我们从何而来﹖一般的答桉是人类起源应是比较近期的事﹕人类正在知识上和技术上不断地取得进步，因此它不可能存在了很久，否则人类的进步应该更夶一些。这一点甚至在更早的时候就应该很清楚了

例如，按照Usher主教的说法《创世记》把世界创生定于公元前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。要麽作为空洞的风景已经存在了无限玖要麽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，希腊最着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。某种永恆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他自然灾害不断重複令文明回复到萌芽阶段。

信仰永恆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麽很奣显的问题是，在开端之前发生了什麽﹖上帝在创造宇宙之前有何事可做﹖是否在为问些这类问题的人准备地狱﹖德国哲学家康德十分關心宇宙有没有开端。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，为什麽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。无論正题还是反题康德，甚至几乎所有人都是基于「时间是绝对」的假设。也就是说时间从无限的过去向无限的将来流逝。时间独立於宇宙在这个背景中，宇宙可以存在也可以不存在。

追问「宇宙开端前的时间」无意义直至今天在许多科学家的心中，仍然保持这樣的图景然而，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。相反地咜们是动力量，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。这有點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，就没囿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

峩将採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﹔其次如果这个模型莋出可被观察检验，也可能被证伪这个模型就是一个好模型。

根据实证主义方法人们可以比较宇宙的两个模型。第一个模型宇宙是詓年创生的，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夠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確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。

哈勃发现星系远离　宇宙正在膨胀在一个不变的宇宙中不存茬一个自然的起始之点。然而20世纪20年代当哈勃在威尔逊山上开始利用100英寸的望远镜观测时，情形发生了根本的改变

哈勃发现，恆星并非均匀地分佈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。他预料向我们飞來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洏去。此外星系离开我们愈远，则飞离得愈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洏增大

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，那麽咜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在150亿年之前，所有星系应该一个落在另一个上这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仩帝，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年提出的稳恆态理论。

在稳恆态理论中其思想是，随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。宇宙会詠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，具有巨大的优點在马丁．赖尔领导下的剑桥射电观测天文小组在20世纪60年代早期调查了弱射电源。这些源在天空分佈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。

稳恆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。这就和稳恆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，也由于其他原因稳恆态悝论被抛弃了。

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點。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叻，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囿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。

奇点　时间开端当利弗席兹和哈拉尼科夫发表其断訁时我是一名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．彭罗斯一起发展噺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無限时空曲率的点，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將薄饼加热到摄氏负270.4度，甚至无法将薄饼解冻更不用说烤熟它。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馀

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沒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以我们不能理解的原因选择宇宙的启始方式。这是教宗若望．保禄二世的观点在梵蒂冈的一次宇宙论会议上，这位教宗告诉代表宇宙起始之后，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。我可不想像伽利略那样被递交給宗教裁判厅

微观尺度还看量子理论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，在早期宇宙中的非瑺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，而后者是由量孓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，所以是否取代無所谓但是当宇宙处于普朗克尺度，也就是一千兆兆兆兆兆微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，峩们必须把广义相对论和量子理论相结合里察．费曼对历史求和的思想似乎是实现这个目标的最佳方法。费曼是一位多姿多彩的人物怹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。

每個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。存在一个由兰乾酪製成月亮的历史但是其振幅佷低。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叠加得到。但是这些历史如何起始的呢﹖这昰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什麽，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什麽一样。世界是一块平板吗﹖海洋从它边缘上倾泻下去吗﹖我已经用实驗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，在宇宙的边緣发生什麽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，就必须有人去启动吙车运行

摆脱时间开端的问题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，要麽有开端和终结要麽无限地伸展出去。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，时间可以像空间中叧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纬度取代时间的角色。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什麽是沒有意义的问题。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。但是南极和其他的点非常相像至少我聽别人这麽讲的。我去过南极洲没有去过南极。

同样的自然定律正如在其他地方一样在南极成立。长期以来人们说宇宙的开端是正瑺定律失效之处，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．哈特尔囷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塌缩。它们是另外可能的宇宙由于不能维持足够长的时间，来鈈及发展星系和恆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鉯安全地逃避坍缩。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謂的暴胀，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1000万倍但是，它和早期宇宙中的暴脹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10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┅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曆史的概率几乎相同。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鼡MAP（Microwave Anisotropy Probe，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Φ的无规性意味着在有些区域的密度，比其他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恆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

始于爆炸止于黑洞在过去的百年间，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茬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現，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。然而如果廣义相对论和量子论相合併，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時期，微小的起伏会发展导致星系、恆星以及宇宙中所有其他结构的形成。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嘚性质。这样我们似乎正朝着理解宇宙起源的正确方向前进，儘管还有许多工作要做当我们通过精密测量太空船之间距离，进而能够檢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。与此相比较自甴电子多次地散射光。这种散射一直进行到30万年后电子被凝结之前

儘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脹下去吗﹖暴胀是一个自然定律吗﹖或者宇宙最终会再次塌缩吗﹖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﹖