1700917490
1700917491
图4-8告诉我们暴胀是如何玩这个花招的。它展示了时空的一个切面，其中，左右边缘分别代表暴胀永不结束的两点，下边缘对应着一段时间，在这期间，两点间的整个空间都在暴胀。要画出一个正在膨胀的三维空间十分困难，所以在这张图中，我忽略了膨胀和两个空间维度，因为这两者并不影响基本论述。最终，除左右边缘之外，所有地方都停止了暴胀。弯曲的边界线表示暴胀在不同区域停止的精确时间。在一个给定的区域内，如果暴胀结束了，传统的大爆炸理论就开始在此处展开画卷，就像前两章所讨论的那样，先是变成一个炙热的核聚变反应堆，接着逐渐冷却下来，形成原子，再衍生出原子、星系，最终可能出现像我们这样的观察者。
1700917492
1700917493
1700917494
1700917495
1700917496
图4-8 如正文所说，在外界看起来比原子还小的区域内，暴胀能创造出一个无限的宇宙。在栖于此间的观察者看来，A和B是同步的，C和D也是同步的，无限的U形面上，暴胀结束于观察者的时间开端，原子形成于此后的40万年……为了简化，这张图忽略了空间的膨胀和两个维度。
1700917497
1700917498
这个花招的关键点在于：根据爱因斯坦的广义相对论，如果这些星系中居住着一名观察者，那他对时间和空间的感知将与我在图4-8中用坐标轴所定义的完全不同。我们的物理空间中并没有标明尺子一样的厘米刻度，宇宙中也没有一堆事先设定好的时钟。相反，每个观察者都需要定义自己的尺子和时钟，从而定义出自己对时间和空间的概念。这种想法与爱因斯坦不朽的核心理念不谋而合，那就是“一切都是相对的”——不同的观察者对时间和空间的感知都不同。具体点说，同步也可以是相对的。
1700917499
1700917500
现在假设你有一个好朋友是宇航员，他此时正在火星上执行任务，你向他发送了信息：
1700917501
1700917502
“嗨！你那边怎么样啊？”
1700917503
1700917504
这条消息通过无线电波以光速从地球传向火星。10分钟后，他收到了你的消息。你等待的过程中，收到了一封来自尼日利亚的垃圾邮件，向你推销便宜的劳力士手表。再过了10分钟，你收到了他的回信：
1700917505
1700917506
“我很好，但我很想念地球！”
1700917507
1700917508
那么，你收到垃圾邮件和火星宇航员发出邮件，这两件事哪一件发生得更早呢？令人惊讶的是，爱因斯坦发现，这个简单的问题并没有简单的答案。正确的答案取决于问题回答者的速度！比如，我坐在一艘飞船中，正掠过地球，飞向火星。在这个过程中，我拦截到了这三封邮件，并进行了分析。根据飞船上搭载的时钟，我得出结论，你朋友发出邮件的时间早于你收到垃圾邮件的时间。但是，如果我往相反的方向运动，我可能会得出相反的结论，即你收到垃圾邮件的时间更早一些。你感到晕头转向了吗？这正是爱因斯坦发表相对论时，大多数物理学家的反应。但是，之后无数的实验证明，时间就是这样运行的。唯有地球事件在火星信息到达地球之后才发生时，才能让我们确定火星事件早于地球事件。
1700917509
1700917510
现在，让我们将其运用在图4-8所示的情况里。对处在这个区域之外的某人来说，可以用横轴和纵轴来分别代表空间和时间，就像我画在图中的那样，于是，A、B、C、D四件事情将按照字母顺序依次发生。此外，B一定发生得比D早，因为你可以想象出从B向D发送一条信息的情景。同样，A一定早于C。然而，鉴于A和B距离遥远，连光线都没有足够的时间到达，那我们是否还能确凿地说A早于B呢？爱因斯坦的答案是，不能。实际上，对一位栖居于图中星系里的观察者来说，将所有地方的暴胀结束都定在一个固定的时间会更有意义，因为暴胀的结束意味着大爆炸，所以对他来说，A和B实际上是同时发生的！正如图中所示，代表着“暴胀结束”的曲线并不是水平的。曲线的左右边缘弯曲得像一个U字形，代表着永不结束的暴胀，所以它实际上是无限的。这意味着，只要从这位观察者的角度考虑，他的大爆炸就开始于无限空间（也就是无限的U字形）中的一个点！这无限的空间从哪里悄然而来呢？——它来自未来无限的时间，来自U字形两端逐渐倾斜的无垠空间。
1700917511
1700917512
同样地，他还会认为宇宙在接下来的时间里也是无限的。比如，如果他进行宇宙微波背景实验，拍下了他的宇宙只有40万年历史时的“婴儿照”，他所拍下的等离子体表面对应着图中质子和电子结合变成透明（不可见）氢原子的那个表面。你会发现，这也是一个无限的U字形，所以他将感觉到，40万年历史的宇宙也是无限的。他还会认为C和D是同时发生的，因为它们位于同一个U字形上，第一批星系正在其中孕育。每两条U字形之间，你都能塞下无数个U字形，所以，他感觉到有两个东西是无限的，一是宇宙的空间，二是未来的时间——尽管在外人看来，所有这一切都被灵巧地塞进了一个比原子还小的区域中。真相就是，内部的空间膨胀并不一定会增加它在外部世界所占据的空间——请记住，爱因斯坦允许空间拉伸，并从虚无中创生出更多的体积，而不用从其他地方抢夺而来。实际上，从外界看起来，这个无限的宇宙可能很像一个亚原子黑洞。阿兰·古斯和他的同事们甚至真的研究了这种可能性：在实验室里创造出一种东西，从外部看像个小黑洞，而从内部看则是一个无限的宇宙——至于是否真能做到这一点，人们尚没有定论。[10]
1700917513
1700917514
在本章开始时，我们由弗里德曼的经典大爆炸理论说起，因它无法解释一些基本问题而展开了对暴胀理论的探索。那么，现在让我们用暴胀理论来重新回答一下下面这几个问题。
1700917515
1700917516
问题12：是什么导致了大爆炸？
1700917517
1700917518
答：一团亚原子尺度的暴胀物质在尺度上的不断翻倍。
1700917519
1700917520
问题5：大爆炸是从某个单独的点开始发生的吗？
1700917521
1700917522
答：基本上算是。因为它发生于一个比原子还小的区域内。
1700917523
1700917524
问题4：大爆炸是从空间中的什么地方开始的？
1700917525
1700917526
答：在那个微小的区域内。但是，暴胀将它拉伸到一个葡萄柚般的大小，这个葡萄柚再飞速增长，直到比我们今天看到的整个可观测宇宙还大。
1700917527
1700917528
问题2：在有限的时间中，如何能创造出无限的空间？
1700917529
1700917530
答：永恒暴胀的过程中创造出了无限多的星系。根据广义相对论，栖身于这些星系中的观察者对时间和空间的区分有所不同。他们会觉得，早在暴胀刚结束的时候，空间就已经是无限的了。
1700917531
1700917532
简而言之，暴胀理论彻底改变了我们对宇宙起源的理解，用一个从虚无中创造出大爆炸的简单机制解释了弗里德曼大爆炸模型无法回答的艰深难题。除此之外，它还给予了我们更多馈赠：宇宙空间不仅是庞大的，它实际上是无限的，拥有无限多的星系、恒星和行星。然而，我们在下一章将看到，这仅仅只是冰山的一角。
1700917533
1700917534
1700917535
1700917536
1700917537
1700917538
穿越平行宇宙
1700917539