转生文明 A第9章：虚时间

当初，因为宇宙起源的问题，物理学界一直没有一个定论，所以这个问题在一开始是没答案的。

虽然爱因斯坦相对论告诉大家，宇宙是有一个奇点的，可当时这个观点并没有被广泛接受，只是觉得是比较靠谱的答案，仅此而已。

毕竟在宇宙还是一个奇点的时候，宇宙规律完全失效，相对论也解释不了，这也就意味着相对论在宇宙一开始的时候就失效了……但是为了宇宙起源的问题，物理学界还是没少忙活，毕竟这个问题必须而且急切需要一个答案，因为……如果这个问题不解决，上帝他老人家就要承担宇宙起源的问题了，这……

是让以理性著称的物理学届难以接受的。

因此，为了解决宇宙起源的问题，很多人也都进行了不懈的努力和推导工作。

其中，斯蒂夫霍金，利用数学方法引入了一个叫“虚时间”的概念，提出了一个“无边界宇宙模型”。用它来解决宇宙起源的问题。

在这个模型中，宇宙是一个四维的球状时空，没有奇点，也就不存在起源问题了。

那么这个“虚时间”到底是什么呢？

霍金把我们日常感知到的那个时间叫做“实时间”，也就是具体的，可以用来计量的时间，实实在在的时间。

而“虚时间”是和“实时间”相对的一个概念，但我们平常感觉不到，因为它是一个数学概念，跟数学上的“虚数”有关。

简单说一下什么是“虚数”。我们都知道，任何数的平方，一定大于等于零，比如-5的平方是25，所以只有0和正数才有平方根，负数没有。但数学家在计算中经常会遇到一些奇怪的数字，比如根号-5，你说这怎么办？这种负数的平方根，是一个纯粹的数学概念，不会在实际生活中出现，所以叫“虚数”。

这就是霍金对于“虚时间”的灵感。

那虚数怎么表示呢？我们平常画的数轴，都是一条横线，负数在0点左边，正数在右边。如果我们从这条数轴的0点，画一条跟它垂直的纵轴，那这条纵轴上的数字，就是虚数了。所以在数学模型中，代表实数的实数轴，和代表虚数的虚数轴，是相互垂直的。

虚时间的概念，就跟虚数有关。

按霍金的这个说法，用虚数来度量的时间，也就是虚时间。

说到这个理论的时候，霍金简单的画了一张图，其实也就是两根互相垂直的数轴，横着的那一根，代表宇宙在实时间中的历史；竖着的那一根，代表宇宙在虚时间中的历史。

所以在这个数学模型中，实时间跟虚时间之间是垂直的，宇宙在实时间中的历史，跟在虚时间中的历史，也是相互关联的。

这听起来有点抽象，我们只要知道，虚时间其实就是对实时间做了一种数学上的转换处理，二者之间有密切关联，就好像是对方的投影一样，就像具体的人和人的影子一样，这就可以了。

那么问题就来了，这种数学转换到底有什么用呢？

霍金解释说，爱因斯坦在广义相对论中，把实时间和三维空间合并了起来，组成了四维时空。但是在这个时空中，时间和空间的方向是不一样的。你想啊，一个人可以在空间的任意方向上移动，前、后、左、右，你能从家里出门，也能原路返回，你可以在公路上朝着北开，同样你可以在公路另一边朝着南开，当然，单行道除外……

但是在时间方向上，就只能从过去走到未来，单向移动，这就有点局限了。

但霍金通过数学转换，引入虚时间的概念之后，这个情况就变了。

虚时间在数学上等价于空间，按照霍金的说法，就相当于是空间的第四个方向。虚时间就相当于一条双行道，比实时间更为灵活，具有更多的可能性。

在虚时间的帮助下，霍金就为宇宙的历史赋予了形状。

“这个虚时间，可以给空间赋予时间的属性，时间可以解释空间，但你究竟要说什么呢？今天的宇宙，也一定存在这种情况的，你难道要告诉我……我们应该去掌握虚时间，穿越到过去吗？”奥德修斯问着，“这简直就是潘朵拉的盒子！”

奥德修斯似乎没能了解唐毅的意思，但是奥德修斯这番话却提醒了唐毅，穿越到未来……

不过，唐毅并没有纠结这个问题，而是先放在了一边，然后继续说道：“不是这个意思，我只是在想，关于空间的问题！”

“霍金利用这种方法，把时间变成了一个跟空间差不多的东西，构建出了一个四维的球面宇宙模型，也就是“无边界宇宙模型，你是要说这个问题吗？”奥德修斯回答说。

“没错！”唐毅一拍大腿。

无边界宇宙模型，其实不难理解。

这个宇宙，在霍金眼里，应该是什么样呢？霍金用地球做了个类比。

人类无法想象四维的东西，只能理解我们生活的三维空间，也就是上下、前后、左右，三个维度。

其他的维度都是蜷曲起来的，人类感觉不到，因此大多数生活的时间里，它没意义。

所以霍金说，我们可以大概把宇宙在虚时间中的历史，想象成一个二维的地球表面。

在虚时间中，宇宙的确有一个起点，就好像是地球上的南极点。但是南极点本身并没有什么特别之处，跟地球上的其他点一样，都遵循同样的物理规律，和地球上每一寸土地都一样，无论它是极寒或者其他什么状态都无所谓，在地理位置上，他就是地球上的一个区域，没有任何特殊，就好像拿着地球仪看地球，南极只是一个图案，白一点而已。

所以在这个模型里，宇宙也一样，它没有一个特别的奇点，所以也根本没有开端和起源。这个宇宙完全自给自足，它就是存在本身，不需要上帝来创造它，这就解决了宇宙历史起源的问题。

虽然这有点耍赖，像是在故意逃避问题，但是霍金可不是随口一说，而是有值得推敲的数学作为支撑，但这里就不做赘述了。

“这些我也都很了解，唐毅博士，霍金的确对宇宙起源贡献了很多重要理论，但是目前为止，我还是不清楚你的意思，这些都是铺垫吗？”奥德修斯继续问着问题。

唐毅竖起了大拇指，然后继续说道，“没错，这些都是铺垫！我们先说了关于先说了爱因斯坦的相对论，又讲到了霍金的无边界宇宙模型，在这个基础之上，一切的铺垫都算是说完，我要说道重点了！那就是霍金另一个很重要的理论，而且还有一本书介绍过，那就是……为什么霍金说宇宙的历史是一个果壳？”

“你说的事霍金的一本书，《果壳中的宇宙》？”奥德修斯说。

“对啊！你来想象一下，霍金在那本书里面，上来就提到过这句话‘宇宙具有多重历史，每一个历史都是由微小的硬果决定的’，其实在霍金的眼中，他总结出来的果壳理论，实际上，就是把爱因斯坦的广义相对论和费恩曼的多重历史思想合并在一起所形成的，而这个，现在来看，是比较符合我们认知的。”

“没错，果壳理论，如果这理论完全正确的话，那它可以描述宇宙中发生的一切事物，很全面。”奥德修斯说。

现在就要解释一下，什么叫做，费恩曼的“多重历史思想”，到底是怎么回事了。

费恩曼，是一位非常伟大的物理学家，中文翻译时也经常叫他费曼。

这个家伙，具体有多厉害？他24岁就参与了研发原子弹的团队，加州理工学院把他的一系列讲座收集在一起，出版了《费曼物理学讲义》，费曼被称做“老师的老师”。

当然，他也拿到过诺贝尔奖，总而言之，他在物理学界的地位，可不比爱因斯坦、霍金、波尔这些个大佬要低。