在这出宇宙演变的大戏中，还存在很多谜团，包括热能从何而来？此外，根据凝聚态物理中的相变实验，我们知道相变不会是完全平缓的。比如，当高温金属冷却生成磁体，磁性会在不同位置变化，形成泾渭分明的磁性“区域”。整个金属中会有各种瑕疵和不均匀。相似的情况也会在宇宙中发生，当宇宙经历相变时，会产生很多现象比如能量壁垒、宇宙弦等——你爱怎么叫怎么叫。对于其中的任意一个事件，我们都尚未找到清楚的理论来解释这些奇葩的存在。而且，理论认为这一系列的事件会使宇宙的演变速度极快，以至于宇宙的寿命应该是几万年而非现在的几百亿年。关于这个巨大的悖论，艾伦·古斯（Alan Guth）和保罗·斯泰哈特（Paul Steinhardt）(4) 提出了一个观点可以对其进行解释，他们认为宇宙只是某个更大的篇章中的一个章节。在这个被称为暴胀论的理论框架下，这些微观“章节”中的某一个剧烈暴胀最终形成了我们的宇宙。乍一看这似乎有违常理，因为它要求物质自发向外扩散，而在宇宙的万有引力作用下这是不能发生的。然而，广义相对论认为压强会和质能和动量一样发生作用，如果压强为负并且超过了质量以及热能，就会导致快速暴胀——一种“反引力”效应。
古斯注意到，如果“实”真空内存在希格斯场，那有可能我们宇宙中某个区域一直处于一个不稳定的或者“伪”真空中。（所谓的“伪”真空类似于铅笔笔尖平衡立在桌面时的状态，而“实”真空则是铅笔倒下以后。）回想一下，将希格斯场注入“伪”真空中之后会降低整体的能量。在“伪”真空中，总能量与体积成正比，而体积的增大必然对应着某种作用。由于希格斯真空内的能量态更低，所以“伪”真空的体积会有压缩的趋势；所以相对于真正的希格斯真空而言，在“伪”真空状态下，压强实际上是负的。由此，如果“伪”真空中某个区域出现紊动，负压的效应就会压倒物质的引力效应，导致暴胀。在这种框架下，宇宙会从“伪”真空向希格斯真空转化，所以有可能在极短的时间内产生巨大的暴胀。
超冷系统下的凝聚体物理中有很多这种例子。这就是为什么很多时候系统会处于一种“错误”期，比如水在名义上的零点温度以下时仍然处于液态。宇宙的真空中也发生过类似的情况。“伪”真空中发生一次涨落并持续蔓延；之后宇宙才转换成了“实”真空。科学家们通过计算得出，此情况下一个空间区域可以经10-34 秒将尺寸增大一倍(5) 。
暴胀期之后，这种“伪”真空向“实”真空的转换就释放出能量，就像水结冰时放出潜伏热一样。放出的这些能量形成了物质粒子，它们最终形成了各种星系以及生物。这些能量与万有引力的负势能相抵消，使得总能量趋近于零。
这种暴胀带来的效应是惊人的。我们现在可见的宇宙直径约1026 米。倒退一下，当宇宙温度为1028 ℃时，即暴胀结束时，那时候的宇宙仅有大约几厘米这么大。而这个暴胀大约放大了1050 倍，这意味着最初的强烈波动大约只有10-52 米这么大，这个尺寸完全符合量子引力预期。
在这种暴胀中，存在一种速度更快的逃逸暴胀。逃逸暴胀速度极快，产生了很多效应。一些曾经亲密靠近的物质，距离很近足以传递辐射等信息，但逃逸暴胀使得它们被瞬间推到了宇宙的两边，遥远的距离使得它们无法沟通，变成了完全不相关的部分。举例说，在太空中两个相反的方向上，存在很多相距我们100亿光年的星系，这就意味着它们现在相互之间的距离超过140亿光年，这个距离甚至超过了光在宇宙年龄内能飞行的距离。但是这些星系遵守相同的物理定律，它们上面的元素谱像传真一样穿过宇宙到达地球，通过这些谱可以发现整个宇宙中这些元素以及对应的性质都是相同的。宇宙中的本底辐射具有相同的温度和强度，相互之间的差别小于千分之一。很难相信这种一致完全是因为巧合。我们现在所知的宇宙曾经在过去某个时期一定是相互联系的；如果没有暴胀，这就说不通了。
数学家们正在竭尽全力来描述量子理论下场的效应为何。一种结论认为，暴胀几乎不可避免，它有利于宇宙的膨胀，只是会让描述的机制变得复杂。在我们现在的能力下，只能从现在的宇宙向前追溯，从而计算出暴胀的模型，然后再看看能不能通过实验来验证计算是否正确。量子引力时期的时空构架下的微小波动会作为一种吸引体，将物质聚拢起来最终形成星系的雏形。如果我们对宇宙做一个计算机模拟，考虑它现有的结构和引力，然后将时间向前推演，会发现曾经的真空波动强度应该只有万分之一。这意味着在星系形成之前的本底射线中，可能会包含有相关的信息。在几年前，通过COBE卫星（宇宙本底探索者）和WMAP卫星（威尔金森微波各向异性探测器）的精确观测，已经证实了以上可能性。当宇宙温度发生万分之几的变化时，它们就能探测到。它们的特别之处还在于可以用不同的分辨率来测量这些波动，小角度或者大范围，最终发现宇宙的那些不规则行为——分辨率越高，经过多次重复测量以后得到的细节也就越多。如果观测到的这些现象都是由暴胀而引发的，那似乎和预期非常一致。2006年的诺贝尔物理学奖就授予了这个研究领域中的领军人物。
我们现在所观测到的最好数据，支持了暴胀产生宇宙这个理论。如果事实果真如此，那么我们可以就“我们来自何处”这个问题给出一个可能的解答。我们基于观察和实验科学而建立的宇宙观与这个解答完全相符。然而，虽然这个解答回答了我们最初的问题，但代价是引出了更多的、更深奥的潜在难题。暴胀之前，是引力主导时期。我们之前曾经暗指过，当时空存在这种尺度的波动时会具有一些奇异的性质，而且通过卫星对本底射线的观测也发现了一些这种波动的貌似残骸。有理由相信，我们这个膨胀中的宇宙从来都不是一次性事件。可能有很多其他的这种宇宙，它们通过相同的模式爆发成现在的样子，只是它们都远超出了我们能意识到的范围。我们的周围，各种力的性质是如此惊人的一致，基本粒子之间的质量也是如此相似，空间有3个维度，从而使得万物可以在其中生长(6) ——人们不禁要问：为什么这个宇宙会变得如此适合我们？科学家们就此给出了很多推测，其中一条认为存在多重宇宙，甚至可能是无限重，各自具有不同的性质和维度；其中一个恰恰适合我们，所以我们在其中慢慢进化成了现在的样子。虽然我怀疑能否在科学的范畴下验证这种推测，但是无论如何，欢迎大家来到多重宇宙！
图9.1 通过COBE和WMAP卫星观测到的宇宙微波本底射线的变化
