但這只不過引起了能量從何而來的問題。答案是，宇宙的總能量剛好是零。宇宙的物質(zhì)是由正能量構(gòu)成的；然而，所有物質(zhì)都由引力互相吸引。兩塊互相靠近的物質(zhì)比兩塊分得很開的物質(zhì)具有更少的能量，因?yàn)槟惚仨毾哪芰咳タ朔阉鼈兝谝黄鸬囊Χ鴮⑵浞珠_。這樣，在一定意義上，引力場具有負(fù)能量。在空間上大體一致的宇宙的情形中，人們可以證明，這個(gè)負(fù)的引力能剛好抵消了物質(zhì)所代表的正能量，所以宇宙的總能量為零。

零的兩倍仍為零。這樣宇宙可以同時(shí)將其正的物質(zhì)能和負(fù)的引力能加倍，而不破壞其能量的守恒。在宇宙的正常膨脹時(shí)，這并沒有發(fā)生。這時(shí)當(dāng)宇宙變大時(shí)，物質(zhì)能量密度下降。然而，這種情形確實(shí)發(fā)生于暴漲時(shí)期。因?yàn)橛钪媾蛎洉r(shí)，過冷態(tài)的能量密度保持不變：當(dāng)宇宙體積加倍時(shí)，正物質(zhì)能和負(fù)引力能都加倍，總能量保持為零。在暴漲相，宇宙的尺度增大了一個(gè)非常大的倍數(shù)。這樣，可用以制造粒子的總能量變得非常大。正如固斯所說的：“都說沒有免費(fèi)午餐這件事，但是宇宙是最徹底的免費(fèi)午餐。”

今天宇宙不是以暴漲的方式膨脹。這樣，必須有一種機(jī)制，它可以消去這一非常大的有效宇宙常數(shù)，從而使膨脹率從加速的狀態(tài)，改變?yōu)檎缤裉爝@樣由引力減慢下的樣子。人們可以預(yù)料，在宇宙暴漲時(shí)不同力之間的對稱最終會被破壞，正如過冷的水最終會凝固一樣。這樣，未破缺的對稱態(tài)的額外能量就會釋放，并將宇宙重新加熱到剛好低于使不同力對稱的臨界溫度。以后，宇宙就以標(biāo)準(zhǔn)的大爆炸模式繼續(xù)膨脹并變冷。但是，現(xiàn)在找到了何以宇宙剛好以臨界速率膨脹，并在不同的區(qū)域具有相同溫度的解釋。

在固斯的原先設(shè)想中，有點(diǎn)像在非常冷的水中出現(xiàn)冰晶體，相變是突然發(fā)生的。其想法是，正如同沸騰的水圍繞著蒸汽泡，新的對稱破缺相的“泡泡”在原有的對稱相中形成。泡泡膨脹并互相碰撞，直到整個(gè)宇宙變成新相。麻煩在于，正如同我和其他幾個(gè)人所指出的，宇宙膨脹得如此之快，甚至即使泡泡以光速漲大，它們也要互相分離，并因此不能合并在一起。結(jié)果宇宙變成一種非常不一致的狀態(tài)，有些區(qū)域仍具有不同力之間的對稱。這樣的模型跟我們所觀察到的宇宙并不吻合。

1981年10月，我去莫斯科參加量子引力的會議。會后，我在斯特堡天文研究所做了一個(gè)有關(guān)暴漲模型和它的問題的講演。聽眾席中有一年輕的蘇聯(lián)人——莫斯科列別提夫研究所的安德雷·林德——他講，如果泡泡是如此之大，以至于我們宇宙的區(qū)域被整個(gè)地包含在一個(gè)單獨(dú)的泡泡之中，則可以避免泡泡不能合并在一起的困難。為了使這個(gè)行得通，從對稱相向?qū)ΨQ破缺相的改變必須在泡泡中進(jìn)行得非常慢，而按照大統(tǒng)一理論這是相當(dāng)可能的。林德的緩慢對稱破缺思想是非常好的，但過后我意識到，他的泡泡在那一時(shí)刻必須比宇宙的尺度還要大！我指出，那時(shí)對稱不僅僅在泡泡里，而且在所有的地方同時(shí)被破壞。這會導(dǎo)致一個(gè)正如我們所觀察到的一致的宇宙。我被這個(gè)思想弄得非常激動，并和我的一個(gè)學(xué)生因·莫斯討論。然而，當(dāng)我后來收到一個(gè)科學(xué)雜志社寄來的林德的論文，征求是否可以發(fā)表時(shí)，作為他的朋友，我感到相當(dāng)難為情。我回答說，這里有一個(gè)關(guān)于泡泡比宇宙還大的瑕疵，但是里面關(guān)于緩慢對稱破缺的基本思想是非常好的。我建議將此論文照原樣發(fā)表。因?yàn)榱值乱◣讉€(gè)月時(shí)間去改正它，并且他寄到西方的任何東西都要通過蘇聯(lián)的審查，這種對于科學(xué)論文的審查既無技巧可言又很緩慢。我和因·莫斯便越俎代庖，為同一雜志寫了一篇短文。我們在該文中指出這泡泡的問題，并提出如何將其解決。

我從莫斯科返回的第二天，即去費(fèi)城接受富蘭克林研究所的獎(jiǎng)?wù)隆Ｎ业拿貢斓稀べM(fèi)拉以其不差的魅力說服了英國航空公司向她和我免費(fèi)提供協(xié)和式飛機(jī)的宣傳旅行座席。然而，在去機(jī)場的路上被大雨耽擱，我沒趕上航班。盡管如此，我最終還是到了費(fèi)城并得到獎(jiǎng)?wù)隆Ｖ螅瑧?yīng)邀作了關(guān)于暴漲宇宙的講演。正如在莫斯科那樣，我用大部分時(shí)間講授關(guān)于暴漲模型的問題。

幾個(gè)月之后，賓州大學(xué)的保羅·斯特恩哈特和安德魯斯·阿爾伯勒希特獨(dú)立地提出和林德非常相似的思想。現(xiàn)在他們和林德分享以緩慢對稱破缺的思想為基礎(chǔ)的所謂“新暴脹模型”的榮譽(yù)。（舊的暴脹模型是指固斯關(guān)于形成泡泡后快速對稱破缺的原始設(shè)想。）

新暴漲模型是一個(gè)好的嘗試，它能解釋宇宙為何是這種樣子。然而我和其他幾個(gè)人指出，至少在它原先的形式，它預(yù)言的微波背景輻射的溫度起伏比所觀察到的情形要大得多。后來的工作還對極早期宇宙中是否存在這類所需要的相變提出懷疑。我個(gè)人的意見是，現(xiàn)在新暴漲模型作為一個(gè)科學(xué)理論是氣數(shù)已盡。雖然有很多人似乎沒有聽進(jìn)它的死訊，還繼續(xù)寫文章，好像那理論還有生命力。林德在1983年提出了一個(gè)更好的所謂紊亂暴漲模型。這里沒有相變和過冷，而代之以存在一個(gè)自旋為0的場，由于它的量子漲落，在早期宇宙的某些區(qū)域有大的場量。在那些區(qū)域中，場的能量起到宇宙常數(shù)的作用，它具有排斥的引力效應(yīng)，因此使得這些區(qū)域以暴漲的形式膨脹。當(dāng)它們膨脹時(shí)，它們中的場的能量慢慢地減小，直到暴漲改變到猶如熱大爆炸模型中的膨脹時(shí)為止。這些區(qū)域之一就成為我們看到的宇宙。這個(gè)模型具有早先暴漲模型的所有優(yōu)點(diǎn)，但它不是取決于使人生疑的相變，并且還能給出微波背景輻射的溫度起伏，其幅度與觀測相符合。

暴漲模型的研究指出：宇宙現(xiàn)在的狀態(tài)可以從相當(dāng)大量的不同初始結(jié)構(gòu)引起的。這是重要的，因?yàn)樗砻鞑槐胤浅＜?xì)心地選取我們居住的那部份宇宙區(qū)域的初始狀態(tài)。所以，如果愿意的話，我們可以利用弱人擇原理解釋宇宙為何是這個(gè)樣子。然而，絕不是任何一種初始結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生像我們所觀察到的宇宙。這一點(diǎn)很容易說明，考慮現(xiàn)在宇宙處于一個(gè)非常不同的態(tài)，例如一個(gè)非常成團(tuán)的、非常無規(guī)則的態(tài)，人們可以利用科學(xué)定律，在時(shí)間上將其演化回去，以確定宇宙在更早時(shí)刻的結(jié)構(gòu)。按照經(jīng)典廣義相對論的奇點(diǎn)定理，仍然存在一個(gè)大爆炸奇點(diǎn)。如果你在時(shí)間前進(jìn)方向上按照科學(xué)定律演化這樣的宇宙，你就會得到你一開始給定的那個(gè)成團(tuán)的無規(guī)則的態(tài)。這樣，必定存在不會產(chǎn)生我們今天所觀察到的宇宙的初始結(jié)構(gòu)。所以，就連暴漲模型也沒有告訴我們，為何初始結(jié)構(gòu)不是那種產(chǎn)生和我們觀測到的非常不同的宇宙的某種態(tài)。我們是否應(yīng)該轉(zhuǎn)去應(yīng)用人擇原理以求解釋呢？難道所有這一切僅僅是因?yàn)楹眠\(yùn)氣？看來，這只是無望的遁詞，是對我們理解宇宙內(nèi)在秩序的所有希望的否定。

為了預(yù)言宇宙應(yīng)該是如何開始的，人們需要在時(shí)間開端處有效的定律。羅杰·彭羅斯和我證明的奇點(diǎn)定理指出，如果廣義相對論的經(jīng)典理論是正確的，則時(shí)間的開端是具有無限密度和無限空間——時(shí)間曲率的一點(diǎn)，在這一點(diǎn)上所有已知的科學(xué)定律都失效。人們可以設(shè)想存在在奇點(diǎn)處成立的新定律，但是在如此不守規(guī)矩的點(diǎn)處，甚至連表述這樣的定律都是非常困難的，而且從觀察中我們沒有得到關(guān)于這些定律應(yīng)是什么樣子的任何提示。然而，奇點(diǎn)定理真正表明的是，該處引力場變得如此之強(qiáng)，以至于量子引力效應(yīng)變得重要：經(jīng)典理論不再能很好地描述宇宙。所以，人們必須用量子引力論去討論宇宙的極早期階段。我們將會看到，在量子力學(xué)中，通常的科學(xué)定律有可能在任何地方都有效，包括時(shí)間開端這一點(diǎn)在內(nèi)：不必針對奇點(diǎn)提出新的定律，因?yàn)樵诹孔永碚撝胁豁氂腥魏纹纥c(diǎn)。

我們?nèi)匀粵]有一套完整而協(xié)調(diào)的理論，它將量子力學(xué)和引力結(jié)合在一起。然而，我們相當(dāng)清楚這樣一套統(tǒng)一理論所應(yīng)該具有的某些特征。其中一個(gè)就是它必須和費(fèi)因曼提出的按照對歷史求和的量子力學(xué)表述相一致。在這種方法里，一個(gè)粒子不像在經(jīng)典理論中那樣，不僅只有一個(gè)歷史。相反的，它被認(rèn)為是通過空間——時(shí)間里的每一可能的路徑，每一條途徑有一對相關(guān)的數(shù)，一個(gè)代表波的幅度，另一個(gè)代表它的相位。粒子通過一指定點(diǎn)的概率是將通過此點(diǎn)的所有可能途徑的波迭加而求得。然而，當(dāng)人們實(shí)際去進(jìn)行這些求和時(shí)，就遇到了嚴(yán)重的技術(shù)問題。回避這個(gè)問題的唯一獨(dú)特的方法是：你必須不是對發(fā)生在你我經(jīng)驗(yàn)的“實(shí)”的時(shí)間內(nèi)的，而是對發(fā)生在所謂“虛”的時(shí)間內(nèi)的粒子的途徑的波進(jìn)行求和。虛時(shí)間可能聽起來像科學(xué)幻想，但事實(shí)上，它是定義得很好的數(shù)學(xué)概念。如果你取任何平常的（或“實(shí)的”）數(shù)和它自己相乘，結(jié)果是一個(gè)正數(shù)。（例如2乘2是4，但-2乘-2也是這么多）。然而，有一種特別的數(shù)（叫虛數(shù)），當(dāng)它們自乘時(shí)得到負(fù)數(shù)。（在這兒的虛數(shù)單位叫做i，它自乘時(shí)得-1，2i自乘得-4，等等。）

人們可以用下面的辦法來圖解實(shí)數(shù)和虛數(shù)：實(shí)數(shù)可以用一根從左至右的線來代表，中間是零點(diǎn)，像-1，-2等負(fù)數(shù)在左面，而像1，2等正數(shù)在右面。而虛數(shù)由書頁上一根上下的線來代表，i，zi在中點(diǎn)以上，而-i，-2i在中點(diǎn)以下。這樣，在某種意義上可以說，虛數(shù)和實(shí)數(shù)夾一直角。