我們來自哪裏？外星文明存在嗎？宇宙和所有的一切是如何開始的？這背後的意義又是什麽？是誰設計了這一切？我們似乎總是被這些問題困擾，而且無論如何也思考不出答案。

那麽，對于史蒂芬·霍金這位被譽爲愛因斯坦之後人類最偉大的物理學家，他是如何思考這些問題的？霍金在21歲人生最好年華的時候患上了肌肉萎縮症，全身癱瘓，並且只有三根手指可以活動。但即便如此，他仍然憑借驚人的意志在宇宙論特別是黑洞理論方面創造了巨大的成就。

更重要的是，霍金一直致力于將高深的科學理論通俗化，讓更多的人理解我們的宇宙。霍金在去世前對關于宇宙的十個終極問題做出了自己的解答，並整理成書，叫做《Brief Answers to the Big Questions》，也就是對于巨大問題的簡要回答。這裏面整理了霍金對于外星生命、黑洞、時間旅行、預測未來、上帝等終極問題的解答。今天我們就來聽聽這位人類現代最傑出的物理學家是如何回答這些問題的。

宇宙中存在外星生命嗎？

作爲一名理論物理學家，霍金對于這個問題也同樣感興趣。霍金認爲，外星生命是否存在，首先要確定生命的形式。我們通常認爲的生命是基于碳原子。有人推測可能還有一些基于其他化學成分的生命，比如硅，但是在宇宙可觀測的範圍內，碳似乎是最有利于生命的情況，因爲碳的化學性最豐富。

碳原子目前在宇宙中的穩定性表明了宇宙對碳的物理常數進行了微調。如果這些常數不是如此的精妙，碳原子將會很容易坍塌，那麽也就不會誕生地球這樣的生命了。而宇宙中的其他原子並沒有像碳原子一樣受到特別的照顧，所以存在的可能性微乎其微。從地球生命來看，有證據顯示地球在誕生了10億年後，出現了最早的生命形式。

再進化到多細胞生物花費了25億年，再經過10億年進化成了魚類，再往後進化似乎更快了。從早期哺乳動物進化到人類只花了大約1億年，而地球的整個生命周期有大約100億年。也就是說，地球生命可以在漫長的91億年的時間裏的任何時候發展出宇宙中最簡單的生命形式。

而且，地球生命出現的如此早，說明在適當的情況下自發産生生命的機會並不小。在一個遍布液態海洋的行星上，給予5-10億年的時間，也存在偶然合成出RNA的合理概率，而RNA就是地球第一種生命的基礎。

可以想象，這種情況在其他具備和地球類似環境的行星上也會出現。在我們目前觀測到了幾千顆超級地球中，有五顆就處于其恒星的宜居帶上。按照這個概率可想，整個銀河系會有多少行星處于其恒星的宜居帶上。所以宇宙中誕生出生命的可能性是極大的，只是問題是他們有多少進化出了像人類一樣的智能生物。

又有多少具備發現其他智能生命的能力？而且人類的誕生仍然是一種偶然，因爲智慧是否具備長期存在的價值這一點尚不清楚，智慧也不是進化的終極目標。因爲如果不是6600萬年前小行星的撞擊，人類這種智慧生物是無法出現的，恐龍到現在也會存在。

而在撞擊之後到人類出現之前的這段時間，只是因爲過去的6600萬年地球沒有再次經曆這種重大撞擊。但從地球的曆史來看，每3000萬-6000萬年都會經曆一次這樣的可怕撞擊，這種撞擊的概率在整個銀河系都是存在的。

銀河系的其他已經發展出生命的行星，有沒有足夠長的無碰撞周期來孕育出智慧呢？所以有朝一日我們可能在銀河系中發現很多生命形式。但是我們不太可能找到智慧生命。還有一種可能，在銀河系以外還有很多形式的智慧生命，但他們彼此之間都不知道對方的存在。即使這些文明的程度比地球高很多，因爲星系之間的尺度對于生命存在的周期來說太過于宏大了。我們僅僅是到銀河系的中心就需要大約5萬年，而到鄰近的星系之中需要幾百萬年，甚至是數十億年。

而在很多科幻電影中，未來的人類和外星人通過空間彎曲或者額外的維度來克服這個困難，但我認爲這些是永遠不可能的，無論生命變得多麽智慧，因爲這是宇宙的物理定律決定的。基于此，宇宙中的智慧生命發現彼此是概率極小的事情。

最後一點就是，在人類變得足夠強大之前，不要往宇宙中釋放任何我們存在的信號，雖然我們已經在這麽做了。而且也不要回答任何收到的可能是疑似外星信號。我們總是傾向于認爲外星智慧生命都是美好的、平靜的，但我不這樣認爲。我們不能把人類的觀點放在他們身上，這是一種危險的思維方式。想想哥倫布來到美洲大陸之後發生的事情，這一幕極有可能發生在我們身上。

時間旅行可能嗎？

在科幻小說中，空間和時間彎曲是司空見慣的橋段，他們用于快速到達遙不可及的宇宙空間來克服宇宙尺度的問題。而且這一行爲會影響到時間，很多人由此産生了時間旅行的想法。那麽時間旅行是否可能？

我們的地球表面在很久以前被認爲是平面的，這意味著兩點之間直線最近。但後來我們發現，地球是球形的，表面是彎曲的，那麽兩點之間最近的就不是直線，而是最接近直線的大圓，這也是航空公司使用的路線。所以地球表面就是所謂的二維空間。

想象一下，從地球北極點到南極點最短的距離就是一條經線的長度大概是2萬公裏。但如果我們能在北極點到南極點之間打一個洞，那麽兩者之間的距離就相當于地球的直徑爲12000公裏。這就縮短了近8000公裏的距離。這就好比我們的宇宙以前認爲也是平面的，但後來被廣義相對論證實是彎曲的。

我們居住的三維空間就是我們看不到的另一個維度的球體表面。只是這個球體表面是如此的巨大，以至于空間在各個方向上幾乎都是平坦的。愛因斯坦在1905年就意識到了空間和時間的關系，並最終驗證出來。所以我們可以將時間和空間視爲一個四維的實體。

時空中的每一個點都有四個數字標記，明確了他們在時空中的位置。我們要做時間旅行，就需要一艘飛得比光速還快的飛船。但是根據相對論，這艘飛船的速度越接近光速，所需要的功率就越大，直到它達到並超過光速。那麽它需要耗費掉無限的能量，這比整個宇宙的能量還要多，這顯然是不可能的。

但是1948年，庫爾特·哥德爾找到了廣義相對論的一個解，證明了廣義相對論允許時間旅行。這點讓愛因斯坦感到不安，雖然他認爲時間旅行是不可能的，但是這個解也存在很多問題。比如哥德爾的解無法代表我們現在的宇宙，此解中的宇宙常數的量具有相當大的數值，而一般而言，我們認爲很小，因爲我們的宇宙在不斷膨脹。哥德爾的解只適用于一個經典的宇宙模型。

那麽我們是否可以把時空的兩點折疊來創造一個可以通過飛船的蟲洞來實現時間旅行呢？就好比圖示，A點代表現在，B點代表100萬年後，紅線表示AB兩點通過正常時間的路徑。而綠線則是通過沖動的路徑，這樣就可以用較短的時間到達未來的某一刻，就是所謂的時間旅行。

但是當這個理論用于回到過去時，就會出現悖論，比如你殺死了你的祖母，你是否還存在？所以很多人提出了多重曆史的理論來解釋這個悖論，也就是你每一次回到過去的曆史和你出發的曆史是完全不同的一條線。

但霍金認爲不存在多重曆史，因爲如果有的話，他應該在宇宙微波背景輻射中留下可探測的迹象。可是至今我們也沒有發現這些迹象。這只能說明不存在多重曆史，或者即使真的存在，多重曆史的數量也非常有限，而不是我們想象的是無限的。而這樣的話又會産生悖論問題，所以時間旅行在未來的某一刻發生的可能性不大。

同時，當時空被彎曲到幾乎足以允許回到過去時，虛粒子的密度和能量會變得非常大，大到難以維持這個蟲洞。這意味著宇宙中存在一種時間保護機制，不允許我們回到過去。如果我們能統一廣義相對論和量子理論，那麽時空應該有11個維度，而不是我們所經曆的四個維度。

這11個維度中的七個被蜷縮到了一個小到我們察覺不到的空間中，而剩下的四個方向相當平坦，也就是我們稱之爲時空的東西。也許我們可以在這四個平坦的方向上混合七個極度彎曲和翹曲的方向來實現時間旅行。但如果廣義相對論被證明是正確的，能量密度是正的，那麽時間旅行就是不可能的。反之，如果相對論不是絕對正確的，那麽時間旅行就是一種出現在我們這個錯誤時代的正確想法。

黑洞裏面是什麽？

霍金認爲宇宙中的某些事實也許比任何科幻小說家的瘋狂想法還要奇特，比如黑洞。其實目前已知宇宙中發現的最奇特的天體。黑洞早在被證實很久以前就被人提出了。這個人就是約翰·米歇爾，他在1783年，也就是愛因斯坦出生的前96年就提出，如果有人向天上發射一顆子彈，那麽這顆子彈最終會由于重力而減速並回落到地球。但是當這顆子彈的速度大于11公裏每秒時，地球的引力將無法將子彈拉回，這就是地球的逃逸速度。

宇宙中各個天體由于質量不同，逃逸速度都不同，而光卻可以輕易逃離任何天體，因爲它的速度是如此之快。那麽，如果宇宙中有一種天體的質量足夠大，密度足夠小，那麽它表面的逃逸速度會比光速還大，也就是連光都無法從這個天體逃逸，所以這個天體我們是看不到的。米歇爾稱之爲暗星。

這個天體具備一些我們完全想不到的物理特性，但是他的這一理論在當時太過超前，沒有人去深入研究。直到100多年後，德國科學家卡爾·史瓦西在一戰停戰的戰壕中，利用愛因斯坦的方程找到了大質量恒星的精確解，重新發現了米歇爾提到的天體。

宇宙中的天體質量達到一定程度後，就會形成這樣的“魔球”，任何東西經過它都會被它吸入，包括光線。史瓦西計算的這個魔球的半徑，如果把太陽壓縮到三公裏大小的一個球體，或者把地球壓縮到半徑約一厘米的玻璃彈珠的大小，那麽太陽和地球就會變成這樣的魔球。這個半徑就叫做史瓦西半徑。到了1967年，約翰·惠勒把這個天體叫做黑洞，這個詞是如此的新穎以至于很快就流行開了。

而霍金對黑洞是充滿興趣的，他投入了大量的精力來研究黑洞。在黑洞周圍有一個被稱爲事件視界的邊界，可以看作是一種時空界限。在這個地方引力剛好強到足以將光線拽回來，防止它逃逸。

這就有點像你乘坐獨木舟穿越一個河流，在你前方正好是一個大瀑布。如果你離瀑布較遠，那麽你只要快速向反方向劃槳離開就可以逃脫。但如果你離瀑布較近，一旦你進入到瀑布的水流範圍，你就無法逃脫。如果你駕駛一艘飛船，一旦進入到黑洞的事件視界，你就會變成一根意大利面，被逐漸拉長，拉近黑洞，而且拉伸的速度之快以至于你可以在一瞬間看到你的後腦勺。

只是在事件視界外面的人是看不到你跌進去的場景，因爲外部的觀察者只會看到你的飛船越來越慢，圍繞黑洞旋轉直到逐漸消失。當所有人都認爲黑洞只會吸收物質而從來不釋放時，霍金卻在1974年發現黑洞似乎也在以恒定的速度向外發射粒子，這就是霍金著名的黑洞蒸發理論，也是他關于黑洞最大的貢獻。

而量子力學的研究也說明了整個宇宙空間充滿了成對的虛粒子和反粒子。當虛粒子其中的一個被黑洞吸收時，另一個就會逃逸到無限遠。這就是黑洞表現了向外噴發了輻射。很多人想知道穿越黑洞會到達哪裏。

根據現有的觀測，黑洞中心是一個奇點，它是引力和質量坍塌的極限形成的。這個奇點是所有物理理論崩潰的地方，而且它和宇宙形成初始的奇點是否具備同一性質，我不知道。如果想知道這個問題，我們需要找到一個小型黑洞。那麽在瑞士建造了大型強子對撞機，讓兩個粒子加速到接近光速，然後對撞就有可能制造出一個極其微小的黑洞。那麽這個黑洞將爲我們研究真正的黑洞提供很多幫助，也許會是人類有史以來最重大的發現。

那麽，黑洞存在的意義是什麽？假設我們的宇宙時空是完全平坦的，這就像是你來到了一片一望無際，沒有任何特色的沙漠，你往任何方向望過去都是一樣的，你感到絕望。但是這個時候，突然你的前方出現了一座綠洲，一灘湖泊，甚至是一只駱駝。

那麽這個沙漠就會顯得不同，方向感和不對稱性就有了。時空也是如此，你往其中放入任何一個東西，都會産生引力。黑洞就像是宇宙中的綠洲，給我們指引方向。但我相信黑洞是我們理解宇宙的重要一環。我期待未來的人類可以借由黑洞來理解我們的宇宙和所有的一切。霍金最後說道。