细谋洌钩渎恍┖苡腥さ耐撇庑缘乃枷耄虼肆孔佑钪嫜Щ勾嬖谛矶辔侍猓欢艺庑┧枷胫械哪承┫敕ㄕ庋蚰茄厝衔钪娌恢挂桓龆嵌喔觯╩ultipleuniverse）。既然宇宙（universe）一词的uni…代表一，于是多和一就似乎是一个矛盾。也许用一个新词至少可以避开语义上引起的混乱。只要多宇宙的想法哪怕部分正确，这样做也是划算的。我们可以用“multiverse”①代表整个宇宙总体，在这总体中我们熟悉的宇宙只是其中一员。
多宇宙的引入没有多大意义，除非我们的宇宙基本上大都是自足（autonomous）的。有人提出，其他宇宙是在量子过程中虚创造、虚毁灭的“婴儿宇宙”（baby universe），正如量子场论里携带力的虚量子。霍金和其他一些人认为，婴儿宇宙的虚创造和虚毁灭改变了基本粒子理论计算的结果，但在本质上没有向我们宇宙历史分枝树的概念提出异议。
另外一种猜想的可能性是有无数宇宙存在，它们中的许多在尺寸上和我们的宇宙可以相比较，但和我们的宇宙接触很有限（如果有接触的话），这种接触也许在遥远的过去，或者可能在遥远的未来。有种猜想认为，多个的宇宙像是“多宙”
（multiverse）中的气泡，这些气泡在很早以前就彼此分离开来，这以后各宇宙间有一段很长的时期彼此没有交往。如果这种多宇宙图像被证明有任何有效性，就会有人试图把不同气泡发生的事情与宇宙历史可能的分枝看成是同一回事情。这样，有一个异想天开的想法就出现了：粗粒历史之树的许多分枝实际上统统可以实现，但要在不同的气泡里。每种历史的概率在本质上就是一个统计的概率，特定的历史就发生在不同的“宇宙”中。
现在假定超弦理论的许多近似解的统计诠释是正确的，那么，就会有许多真实的解，它们与各种基本粒子模式和不同维数的空间发生联系。接下去，如果许多宇宙真的像气泡一样在一个多宙中存在，那么它们就可以用超弦理论不同的一些解来说明，这些解就会给出有效作用S值的衰减指数函数。即使这样的理论推测被证明不是基本的，但是多个基本上独立的宇宙这个概念，仍然为量子宇宙学提供了一种好的思考方法。“人择原理”
有些量子宇宙学家喜欢谈所谓的人择原理（anthropic princi…ple），这个原理需要的是在宇宙中要有适合于人类生存的条件。这个原理的弱形式（weak form）仅指出：只有特定的历史分枝可以让我们发现我们自己拥有特殊的条件，让行星存在，让生命包括人类的生命在这颗行星上繁荣发展。在这种说法中，人择原理是十分明显的。
人择原理的强形式（strong form）则认为，这个原理应该应用到基本粒子的动力学和宇宙的初始条件中去，设法把那些基本定律塑造得可以产生人类。这种想法我认为太不合理，不值得继续讨论。
但是，我曾试图在一种人择原理的想法中找到某种解释，这个人择原理既不失去价值又不是胡说。我能得到的最好结果如下所述。在基本方程不同的解（如果事实上有多个精确的解）和不同的历史分枝中，某些解和某些历史在许多地方为复杂适应系统创造优越的条件，使复杂适应系统可以作为IGUS（信息收集和利用系统），也可以作为量子力学分枝的观察者（这些条件包括一种普遍的情形，即适合于在有序和无序间起媒介作用）。① Gell…Mann 造的词multiverse 一时找不到合适的中文词译出，也许可以译为“多宙”？——译者注这些解和分枝提出了一个很有趣的理论问题，我建议把它称之为寻找一个IGUS 的原理。这些条件的一个有利于IGUS 的不重要的偶然性质是，允许地球的存在、地球上生命和特别是人类的存在，并出现在某些分枝上。这种理论探索的一个应用，是改善接收信号概率的计算，这个信号是从遥远行星上智力复杂适应系统发出的。这在SETI （search forextraterrestrial intelligence，寻找地球外智慧）计划中有过应用。有许多因素进入这种计算。其中之一就是因为灾难性的战争或工业技术的衰微会使我们文明社会完结，那么这个技术文明可能持续多长的时间，使我们能够和有兴趣发出信号。另一个因素是一颗行星能够让复杂适应系统暂住（例如人类住在地球）的概率。这里有许多微妙的考虑可能会掺合进来，例如，莫洛惠兹（Harold Morowitz），他研究地球大气中的前生命时期的化学反应，这些反应为产生生命提供条件。他认为有一些非常严格的条件，才使这些反应得以发生。但另外一些专家，却并不像他那样确定。为了取代有些可怕的“人择原理”，在给出基本粒子的基本理论和宇宙初始量子态后，我们在理论科学上似乎面临一系列有趣而又颇常见的问题，如复杂适应系统在不同历史分枝和不同时间地点演化所必需的条件。初始条件的作用
我们已经几次谈到初始条件的作用，初始条件将有序输入早期宇宙，使后续的演化（首先是银河、恒星、行星等天体，而后是复杂适应系统）得以发生。我们还讨论过初始条件最有戏剧性的一个结果，即时间恒定地穿过宇宙向前流驶。下面我们更详细地揭示时间的流动。第十五章 时间之箭——向前和向后的时间
我们回忆一下陨星穿过大气和落到地面上的情形。有一个影片把整个事件的顺序倒转过来，我们立即知道时间被颠倒了。我们知道，时间单向性的基本原因是在1010～1。5×1010 年以前，宇宙处于一种非常特殊的状态。我们顺着时间朝简单的组态看去，则我们正在思考所谓的过去（past）；我们朝另一个方向看去，则我们正注视伸向远处的未来（future）。初始态（即大爆炸的时刻）的致密性并没有充分描述出它的简单性。宇宙学家们认为有可能，甚至很可能，在未来遥远得几乎不可思议的时刻，宇宙将再次坍缩成非常小的结构。但是，即使这样，宇宙的结构与过去存在过的致密态十分不同。当再坍缩时，宇宙不会按膨胀的逆方向运动。宇宙膨胀和收缩彼此对称的观念，被霍金认为是他的“最大的错误”（greatestmistake）。辐射和记录
时间向前和向后是不同的，这一点很容易用许多方法确认。例如，热的物体如恒星和银河向外辐射能量，辐射能量最熟悉的形式是辐射光子——如光、无线电波、γ射线，正是由它们才出现了光学天文学、无线电天文学和γ射线天文学等等。除了观测光子以外，中微子天文学正在崛起，而且将来有一天我们会有引力波天文学。这都是建立在探测向外辐射能流的基础上，其能流形式或为波，或为粒子。同样，当我们看见从火里或电灯泡里射出的光，我们的眼睛就正探测到辐射的光子流。如果时间逆转，以上情形中的能将向光源流进去。流出的能流可以携带信号；如果一颗恒星变为一颗超新星，它会突然非常亮那么一会儿，这个信息，以光速向外传送。
过去和未来的另一个差别是过去的事有记录，例如，在很久很久以前当辐射核衰变时会辐射出带电粒子，而这将在云母上留下踪迹。而未来的衰变则明显没有记录。过去和未来的不对称性是如此的明显，因此我们不必详细讨论它。
人类利用辐射送出的信号和记录，知道过去。我们甚至自己制造和保留记录，但是，信号和记录的存在一般完全不依赖于复杂适应系统（如利用它们的人类）的存在。初始条件和因果关系
信号和记录的时间不对称性部分缘于物理学的因果关系，这是一个结果跟随它们的原因的原理。物理学的因果关系可以直接追溯到宇宙的一个简单的初始条件的存在。
可以得到宇宙可供选择的概率的物理量D，它的量子力学形式已经包含了过去和未来的不对称性。在对应于我们称之为过去的一端，它包含了对宇宙一个量子态的一个详细说明，我们称之为初始条件。在另一端对应于遥远的未来，包含了对宇宙所有可能态的一个求和。这个求出的和，可以描述为一个与遥远未来的宇宙状态完全无关的条件。如果初始条件也是完全无关中的一个，那就没有因果关系和没有那么多的历史。但情形恰好相反，初始条件是特殊和单独的一个。也许它正是哈特尔和霍金描述的那一个，它除了约束基本粒子系统的动力学定规以外，不需要任何信息。
如果未来的条件并不是完全无关的那一个，违背因果关系的事就会出现，一些用“过去”这个词无法解释（或至少极不可能解释）的事件也会出现，但是，却仍然需要（或近乎需要）对未来作详细描述的条件。当宇宙年龄增加时，这样的事件就越来越多。在这样一种情形下没有反映宿命论的证据，却有相当多的证据反对宿命论；因此，在没有任何可信的新论据的情形下，我们可以不考虑这种可能性，即未来的条件决不是无关的一种。但是，当把它归入到科学幻想和迷信时，我们仍然可以把未来的一个特殊的条件，看成是一个有趣的与事实矛盾的案例，与我们坚决相信是正确的因果情形形成鲜明对比。
从历史概率的基本量子力学公式出发，加上一个适当的初始条件，有可能推演出所有熟悉的因果关系，如信号和记录，它们从过去指向未来。所有的时间之箭对应于宇宙粗粒化历史的不同特性，而公式则显示出所有这些箭指向未来的倾向，而不是指向过去的任何地方。熵和第二定律
在区分过去和未来的时间之箭中，有一个最著名的箭是称为熵（entropy）的量在一个封闭系统里有增加的趋向（至少不会增加），这个原理就是人们熟知的热力学第二定律。（按一位老年物理学家说的笑话，热力学第一定律说你不能获胜，而第二定律说你不能不输不赢。两个定律都挫败想发明永动机的人。）第一定律只是说能量是守恒的：一个封闭系统的总能量总是一样。第二定律要求熵增加（或不变），这就有些难以理解，但其实熵在我们日常生活中是非常熟悉的一种概念。它是无序性的一种量度，谁不知道在一个封闭系统里无序性趋向于增加？如果你整个下午坐在桌子旁把分币按年代分类，或把钉子按大小分类，后来什么东西把桌子弄翻了，这些不同的分币或钉子绝对会混在一起，不是吗？如果一个盒子被一个隔层分成两部分，左边的部分放入氧气，右边的部分放入等量的氮气。抽掉隔板后，两部分的气体将立即混到一起，不是吗？
对以上现象的解释是，分币或钉子混在一起的方式多于它们分开的方式；同样，氧气和氮气混合在一起的方式要多于它们分离的方式。这儿机会在起作用，在一个封闭系统里，有序向无序运动的可能性要大得多。微观态和宏观态
这些可能性如何计算呢？在一个完全封闭的系统里，可精确地描述出大量的态，我们常称之为微观态（microstate）。在量子力学里，这就是系统可能的量子态。这些微观态根据粗粒化区分的不同性质，分类聚集到一块儿（有时可称之为宏观态）。在一给定宏观态中的微观态可以看成是彼此等价的，所以我们只关心微观态的数目。
还是以盒子为例。抽掉隔板后，两部分等量的氮气和氧气开始运动。现在，所有氮、氧气分子可能的微观态都聚集而形成这样的一些宏观态：盒子右边的氮气少于10％，而右边的氧气少于10％；含量各少于10％～20％；20％～30％；等等。两边气体各占40％～50％（或50％～60％）的宏观态是最常见的微观态分布。这显然也是最无序的宏观态，在这种情形下气体在最大限度上混合在一起。
实际上，在一个封闭系统处于某一特定宏观态有不同的计数方法，这与熵的专门定义有密切关系（玻尔兹曼常数是最方便的测量单位）。粗略地讲，一个给定宏观态的系统的熵是信息的总量，它应该详细描述处于这种宏观态中的一个微观态，这些微观态我们都看成完全相同。
“20 个问题的游戏”如果玩得很彻底，那么，除去野兽、蔬菜或者矿物是否为未知以外，我们还可以得到20 比特的信息。20 比特相当于需要区别1048676 个不同的信息，即有220 种可能的选择方案。同样， 3 比特为8 种可能性，因为8=23；4 比特为16 种可能性；5 比特为32 种可能性，等等。如果可能性在16 和32 之间，则比特数在4 和5 之间。这样，如果宏观态中微观态的数目是32，那么这个宏观系统的熵是5个单位；如果微观态数为16，则熵是4 个单位，等等�