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过去，广义相对论曾被视作对自然的终极描述，现在人们也把它理解为有效理论。至少从一个方面来看，它不适用于量子领域。广义相对论充其量是某个大统一理论的近似。或许，我们可以通过截断某个更为基本的引力理论来获得广义相对论。
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同样，量子力学似乎也是某个更为基本的物理理论的近似。其中一个迹象是，量子力学中的方程都是线性的。线性意味着它们产生的效应总是与原因成正比。物理学的其他领域也有线性方程，但这些线性方程都是某个更为基本的理论（尽管还是有效理论）的非线性方程（产生的效应数倍于输入原因）的近似。基于这些经验，我们应该相信量子力学也是如此。事实上，我们目前所有的物理理论都是有效理论。人们冷静地意识到，这些理论之所以成功，正是因为它们是近似理论。
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我们依然可以胸怀壮志，去发明一套没有近似的终极理论。然而，历史和逻辑告诉我们，至少在牛顿范式的框架中，这样行不通。尽管牛顿力学、广义相对论、量子力学、标准模型等令人敬畏，但它们都不可能通往终极的宇宙学理论。想要获得这样的理论，就必须认真考虑宇宙学挑战，设计一套牛顿范式之外的理论，一套无须借助近似就可以应用于整个宇宙的理论。
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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来
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现在，就让我们开始寻找那个真正适用于整个宇宙的理论。这个理论必须要避开宇宙学困局。这个理论必须背景独立，即我们无须将世界一分为二，让一部分世界描述系统涉及的动态变量；让另一部分充当背景，提供定义动态变量所需要的结构。理论中的一切事物都属于真实世界，可以通过与其他真实事物的相对关系加以定义。这些关系决定了事物会随时间而改变。
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时间重生：从物理学危机到宇宙的未来 [:1700876983]
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一个真正的宇宙学理论
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一个真正的宇宙学理论究竟要满足哪些条件呢？
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●新宇宙学理论必须涵盖我们已经获得的知识。我们需要将广义相对论、量子力学、标准模型等现有理论加入未知的新理论之中。它们将成为新宇宙学理论在亚宇宙尺度和亚宇宙时间下的近似。
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●新宇宙学理论必须满足科学的基本原则。真正的科学解释必须向人们展示许多预期之外的结果，这样才能证明其有效性。如果做不到这一点，不管故事讲得多好，都是胡编乱造。一个真正的科学理论必须给出可被验证的预言。
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●新宇宙学理论必须回答“为什么是这些定律”的问题。它必须帮助我们深入了解标准模型中的粒子和力的由来。尤为重要的是，它必须解释宇宙中的基本参数的由来，这些基本参数包括标准模型中粒子的质量和力的强度，它们的给定数值往往显得难以琢磨、非常特殊。
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●新宇宙的问题学理论必须回答“为什么是这些初始条件”的问题。在同样的自然规律下，较之其他可能的宇宙，我们的宇宙可能因为特殊的初始条件而获得了特殊的性质。新的理论必须对这一点作出解释。
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以上就是一个真正的宇宙学理论需要满足的基本要求。鉴于我们在讨论一个关于整个宇宙的新理论，我们还要以史为鉴，从过往物理学先驱的集体智慧中提炼更多的要求。[1]就让我们再回头看看开普勒、伽利略、牛顿、莱布尼茨、马赫、爱因斯坦等伟人当年的手稿，看看他们是如何从反对声中提出新理论的。以下便是我在回顾过往时学到的教训。
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新宇宙学理论要解释我们这个宇宙的特征，这些解释所依赖的事物必须存在或发生于宇宙之内。解释过程的任何环节都不能跑到宇宙之外，也就是说，新理论必须满足“解释的自给自足性”（principle of explanatory closure）。
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要想满足科学性，新宇宙学理论其实不需要对每一个问题都给出精准的答案，但它要对大量的问题给出前瞻性的方向。当我们掌握宇宙的更多细节时，我们就能回答这些问题。莱布尼茨的充分理由律认为，任何形如“宇宙为什么有这样的特征”的问题必然存在一个答案。对于一个新的科学理论来说，一个重要的测试标准就是，它能否增加我们可能回答的问题的数目。如果我们解释了早先理论无法解释的宇宙特征，物理学就取得了进步。
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莱布尼茨的充分理由律带给宇宙学理论一些额外的要求。其中之一是，宇宙之中，事物不可能只作用于其他事物而自身不受影响。所有的影响、所有的力都是相互的。我们将此称为“单向作用的不存在性”（principle of no unreciprocated actions）。在将牛顿引力理论替换成广义相对论的过程当中，爱因斯坦使用了这一原则。他指出，牛顿的绝对空间指引着物体的运动，物体却无法影响绝对时空，两者间的作用不是双向的，绝对时空是绝对不变的。而在爱因斯坦的广义相对论中，物质和时空几何的作用是双向的：时空几何告诉物质如何运动，物质反过来影响时空的曲率。类似地，牛顿的绝对时间也是绝对不变的。在牛顿的假想中，不管宇宙有没有物质，时间都以固定速率流动。而在广义相对论中，物质的出现能改变时间的速率。
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以上原则禁止固定背景结构出现在新理论中。因为这些固定背景结构不随时间而变，也不随物质的运动而变。
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这些固定背景结构如同物理学的潜意识，潜移默化地改变了我们对自然世界基本概念的思考。我们会说我们知道某个“位置”，这是因为在潜意识中，我们认定某个绝对参照系的存在。在物理学的前进道路上，许多重要步骤就是基于识别这些固定背景结构，再将它们替换为宇宙之内就有的动态因素。恩斯特·马赫在反驳牛顿时空观时就是这么做的。他认为，我们在转圈时感觉头晕，并不是因为我们相对于绝对空间运动，而是因为我们相对于宇宙中的其他物质运动。