量子宇宙学(quantum cosmology)是将
量子物理学应用于
宇宙起源 研究的试探性理论。按照
广义相对论,在
时间的起始时刻必有一个
奇点。但像所有
经典物理理论一样,广义相对论在比
普朗克时间(即10-43秒)更早的
时刻是不适用的。那时
量子现象将起重要作用。
英国
物理学家S.
霍金设想
宇宙的状态能用
量子力学波函数(称为宇宙
波函数)来描述,而宇宙从一个状态A到另一个状态B的演化则可用R.
费因曼的
路径积分(或“历史求和”)方法来计算。霍金假设宇宙的初始状态(或
边界条件)是“它没有边界”。令人吃惊的是,用所有可能边界条件中最简单的这一种,他竟然对宇宙作出了完全合理的描述,即宇宙是一个无边界、无奇点的
闭合系统,处于膨胀、收缩、再膨胀的无尽循环之中。
霍金的一个更大胆的观念认为,我们的宇宙和其他
逻辑上可能的具有不同
自然常数的宇宙都是从一个更大的母宇宙中产生出来的。母宇宙的
时空从远处看时就像从高处看海洋表面一样平静,但从近处看时却沸腾着
量子涨落,张开一个个“
虫洞”把各个不同的宇宙泡连接起来。虫洞打开或关闭的结果就是改变不同
场方程中出现的自然常数。宇宙波函数破裂为许多项。每个项中自然常数以不同
概率取不同数值,而我们恰好处在那个自然常数值允许演化出
智慧生命的宇宙泡中(见
人择原理)。