霍金生前最后一篇论文发表：平行宇宙没那么多

北京时间5月3日上午7点，已故英国物理学家斯蒂芬·霍金去世前10天发表在《高能物理杂志》上的最后一篇修订论文。这是《时间简史》作者给出的关于宇宙起源的最后一个理论。

这一理论首次在2017年7月剑桥大学纪念霍金75岁生日的会议上提出。比利时鲁汶大学理论物理学教授赫托格是这篇论文的合著者。基于弦理论，他们进行了大量复杂的数学计算，得出所谓的多元宇宙是有限的结论。

宇宙膨胀理论认为，宇宙大爆炸后，时空在很短的时间内呈指数级膨胀。一些科学家推断宇宙作为一个整体将会永远膨胀，只在一个小范围内停止，形成无限数量的气泡状宇宙。人类可见的宇宙是膨胀的空间和时间中的“气泡”之一。

霍金曾在去年秋天的一次采访中说:“永恒膨胀的传统理论预测宇宙是一个无限的分形，在膨胀的海洋中嵌入了不同的口袋。”

人类生活的这个“泡泡”中的物理定律，例如光速是30万公里/秒，不能适用于其他“泡泡”。这些不同的小宇宙一起形成了一个多元宇宙。

“我从来不喜欢多元宇宙的概念。如果多元宇宙中不同的宇宙是无限的，那么这个理论就不能被证实。”霍金说。

在最后一篇论文中，霍金和赫托格提出多元宇宙理论引入的叙述是错误的，或者用论文标题的隐喻，“为永恒的扩张寻找一个平滑的出路”。“我们预测宇宙作为一个整体是平滑和有限的。这不是无限的分形结构。”霍金谈到了报纸。

你是如何找到这个平稳的出口的？赫托格解释说，传统的永恒膨胀理论假设宇宙的整体背景是根据爱因斯坦的广义相对论演变的，量子效应在此基础上提供了一些波动。然而，永恒膨胀的内在力量消除了经典力学和量子力学之间的分离，相对论崩溃了。

霍金和赫塔格用弦理论统一了相对论和量子力学，从而重新计算了永恒的膨胀问题。弦理论是一种试图统一四种相互作用力的理论。它认为自然界的基本单位是一根微小的“弦”，弦在振动和运动过程中产生基本粒子。

具体来说，他们借用了弦理论中“全息图”的概念:整个宇宙是一个巨大而复杂的全息图，三维空间中的物理现实可以被数学简化并投射到二维平面上。

霍金和赫托格发展了“全息术”概念的一个分支，在永恒膨胀理论中投射时间维度，从而摆脱了对爱因斯坦理论的依赖。在这个模型中，永恒的膨胀被简化为空间和时间起点的空间表面。

霍金先前提出的宇宙“无边界条件”预言，如果宇宙回到宇宙的开端，它将像一个半球一样关闭。然而，本文给出了不同的结果:当我们回到某个节点时，我们将达到永恒扩展的阈值。超过这个界限，人类已知的时间概念将失去意义。

“现在我们必须发现过去有边界。”赫托格说。

霍金和赫托格用这种新方法计算出永恒膨胀理论的平滑退出，这导致了一个有限的宇宙。它比以前的永恒膨胀理论构造的无限分形结构要简单得多。

“我们没有简化到一个单一的宇宙，但我们的结果大大简化了多元宇宙，可能的宇宙范围小得多。”赫托格说。这也增加了理论的可验证性。

2018年3月4日是本文中显示的最后一个修订日期。霍金10天后去世。

赫塔格将在论文的基础上继续探索。他认为新理论的缩小范围可能在人类太空望远镜的观测范围之内。尤其是原始引力波，即永恒膨胀的“出口”处的时间波纹，可能是验证新模型的最佳证据。随着宇宙的膨胀，初级引力波的波长已经超过了LIGO的探测范围，但是欧空局的空间引力波探测卫星LISA预计在未来会听到这些节奏。

像他的一些成就一样，霍金的最后一个宇宙学理论受到了质疑。加拿大圆周理论物理研究所的尼尔·图洛克教授说:“我仍然感到困惑。为什么霍金觉得这个想法很有趣？”

布法罗大学艺术与科学学院的威尔·金内教授也警告说，霍金和赫塔格在他们的论文中没有提出找到多元宇宙的方法。

无论如何，霍金和赫托格使用“全息投影”来提供一种思维方式来解决“泡沫”不相关的问题。哈佛大学的天体物理学家阿维·勒布说，这篇新论文利用数学来克服这个数学和哲学瓶颈，并预测多元宇宙中允许存在的宇宙类型。

宇宙膨胀理论的发展已经被无数的天文观测所证实，但是仍然有一些最终的问题需要回答。通货膨胀是如何开始的？通货膨胀的预设起始条件是什么？膨胀是如何形成现在的宇宙的？通货膨胀在过去和未来都是永恒的吗？

霍金的最后一篇论文，纯理论，纯计算，纯假设；没有观察结果，没有验证对象，没有通向平行宇宙的路径。最重要的问题是，它已经种下了一颗种子，不知道它是否能发芽生根。