如果你想從頭開始做蘋果派，你必須先創造宇宙。
——卡爾·薩根
不斷給我帶來驚喜的是，人類已能夠大膽想像一種創生的理論，現在我們能夠檢驗這一理論。
——喬治·斯穆特
我們認為爆炸模型是當代最具說服力的和包容性的宇宙物理理論，因為這個模型具有預言能力（即它同時囊括了許多不同的天文觀測結果），特別是因為，正如任何一項可行的理論所必須具有的，它在不斷的觀測證偽的挑戰中生存下來……就大爆炸而言，這個模型不僅存活了幾十年，而且其生存狀況正變得越來越強大。
——拉爾夫·阿爾弗和羅伯特·赫爾曼
十億年或二十億年前，發生了一件事——大爆炸，一件我們的宇宙開端的事件。它為什麼會發生是我們想知道的最大的謎。但它的發生卻是相當清楚的。
——卡爾·薩根
大爆炸模型可以說是20世紀最重要和最輝煌的科學成就。然而，大爆炸模型在其構思、發展、探索、檢驗、證明並最終接受的方式上也可以被認為是非常普通的。在這些方面，它與許多不那麼吸引人的科學領域有著很多共同之處。大爆炸模型的發展是科學方法付諸實施的一個典型例子。
如同其他許多科學領域，宇宙學始於試圖解釋一些以前一直屬於神話或宗教領域的東西。最早的宇宙學模型有用，但並不完美，因此很快就表現出與觀察的不一致和不準確的缺陷。新一代宇宙學家提供了一個可供選擇的模型，並向著有利於他們宇宙觀的方向推進，而科學界則捍衛現有的模型。無論是守成者還是挑戰者都認為自己正確，並利用理論、實驗和觀察結果來為自己辯護，有時一項證明工作在取得突破之前需要耗上幾十年的時間，但一個偶然的發現就可能在一夜之間改變科學的景觀。雙方都利用了最新的技術——從望遠鏡到衛星——來努力尋找能支持自己模型的關鍵證據。最終，形勢變得對新模型十分有利，宇宙學迎來了一場革命，科學界終於接受了新模型，拋棄了舊模型。以前批評新模型的大多數批評家開始確信並改變了他們的立場，範式的轉變終於完成。
重要的是，在大多數科學爭論中，範式並沒有轉變。通常情況下，一個新提出的科學模型很快被發現是有缺陷的，於是既有模型仍被當作對實在的最佳解釋而得到保留。這種情勢是必需的，否則科學將不斷修正其位置，這樣它在探索和理解宇宙方面將變成一種不可靠的框架。然而，當範式轉移已然出現時，它便是科學歷史上最非凡的時刻。
從舊範式到新範式的道路可能十分漫長，需要經過幾十年和幾十位科學家的奉獻。這產生了一個有趣的問題：誰對新範式的貢獻最大？羅爾德·霍夫曼和卡爾·傑拉西在戲劇《氧氣》中對這個問題做了初步探索。這部劇作圍繞如何頒發“追認諾貝爾獎”這個虛構的獎項（授予諾貝爾獎基金會成立之前所誕生的科學發現）展開。委員會開會，很快同意這個獎項應授予氧氣的發現。但委員們對誰最值得獲此殊榮意見不一。是瑞典藥劑師卡爾·威廉·捨勒，因為他第一個合成並分離出這種氣體？還是英國一個神論派教長約瑟夫·普裡斯特利，因為他第一個公佈他的發現並提供了研究的細節？抑或是法國化學家安東尼·拉瓦錫，因為他正確理解了氧氣不僅僅是空氣的一個版本（“消炎的空氣”），而是一種全新的元素？這部戲詳細討論了優先權的問題，通過時間回溯讓每個人都來為自己辯護，從而反映出榮譽歸屬的複雜性。
如果說誰值得榮獲發現氧氣的殊榮這個問題很難回答的話，那麼要認定是誰發明了宇宙大爆炸模型則幾乎是不可能的。發展、檢驗、修改和證明完整的大爆炸模型需要經過眾多的理論、實驗和觀測階段，每個階段都有自己的英雄。愛因斯坦通過他的廣義相對論來解釋引力值得肯定，沒有這一工作，任何嚴肅的宇宙學模型都不可能發展起來。然而，最初他卻反對進化宇宙的思想，所以這一思想在勒邁特和弗裡德曼那裡才發展成大爆炸理論。而且如果不是因為哈勃的觀測結果證明了宇宙在膨脹，他們的工作也不會被認真對待。但哈勃卻聲稱，他不願意從自己的研究結果得出任何宇宙學的結論，從而使大爆炸的皇冠減色不少。要不是伽莫夫、阿爾弗和赫爾曼在理論上的貢獻，以及賴爾、彭齊亞斯、威爾遜和COBE團隊的觀測工作，大爆炸模型可能依舊處於低迷狀態。甚至弗雷德·霍伊爾——穩恆態模型的主創者——在核合成理論上的貢獻，無意中也幫助支持了大爆炸模型。顯然，大爆炸模型不能歸功於某一個人。
事實上，本書提到的僅是對大爆炸模型的發展有貢獻的人群中的一小部分人，因為我們不可能在短短幾百頁的篇幅內對穩恆態與大爆炸的爭論給出一個完整、明確的說明。要對對大爆炸模型的發展有貢獻的每一個人都做出公正的評價，那麼本書的每一章的每一節都需要擴展成單獨一卷才有可能。
除了篇幅的限制，這種對大爆炸模型的歷史的說明還受到在文中盡量減少數學方程的數量的限制。數學是科學的語言，並且在許多情況下，對一個科學概念的完整、準確的解釋只有通過給出詳細的數學描述才有可能。但是，通常我們可以單純借助於文字和幾張圖表來說明關鍵要點，從而得到對科學概念的一般性描述。事實上，數學家卡爾·弗裡德裡希·高斯就曾強調過“概念，而不是符號”的價值。
1992年4月24日見報的對大爆炸理論的文字解釋和圖片說明已經提供了這樣的證據。這是在COBE新聞發佈會後的第二天，《獨立報》在頭版以一張簡單的圖（見圖103）總結了大爆炸模型的所有基本要素。圖中的某些時間和溫度值不同於我們在前面章節中引述的值，這是因為理論和觀測到1992年已有所改進。數量仍只是個大概，但它們在很大程度上將繼續代表著今天的宇宙學家的共識。
《獨立報》的圖簡潔地總結了我們當前對大爆炸宇宙的理解。首先，正如它所指出的：“所有的物質和能量曾被壓縮為一個點”，然後有一個全能的大爆炸。術語“大爆炸”暗示著某種爆炸，這不是一個完全不恰當的比喻，但有一點應指出，大爆炸不是指空間內的爆炸，而是空間的爆炸。同樣，大爆炸也不是指某個時間點所發生的爆炸，而是時間本身的爆炸。空間和時間都在大爆炸的瞬間產生。
在第1秒之內，超熱宇宙急劇膨脹並冷卻，其溫度從幾萬億度下降到幾十億度。宇宙中主要有質子、中子和電子，它們都沐浴在光的海洋裡。在接下來的幾分鐘內，質子，相當於氫原子核，與其他粒子反應形成輕的原子核（如氦核）。氫氦在宇宙中的比例在最初幾分鐘內就基本上被固定下來，並與我們今天所看到的相一致。
宇宙繼續膨脹和冷卻。現在它包含簡單的原子核、高能電子和大量的光，一切都處於相互散射的過程中。經過大約30萬年，宇宙的溫度已經冷卻到足以使電子慢下來，被核束縛住，形成完全成熟的原子。這種原子有效阻止了光的進一步散射，自此光在宇宙中暢通無阻的狀態在很大程度上受到遏制。這種光就是所謂的宇宙微波背景（CMB）輻射，一種由伽莫夫、阿爾弗和赫爾曼預言，並為彭齊亞斯和威爾遜探測到的大爆炸的光的回聲。
經過COBE衛星對宇宙微波背景輻射的詳細測量，我們知道，經過30萬年後，宇宙中有些地方的密度稍高於平均密度。這些區域逐漸吸引更多的物質，變得更加緻密，從而在宇宙大約10億歲的時候形成了第一批恆星和星系。恆星內部的核反應繼續形成中等重量的元素，而最重的元素則是在恆星死亡前的劇烈掙扎條件下形成的。正是由於在恆星上形成了諸如碳、氧、氮、磷和鉀等元素，才最終使得演化出生命成為可能。
到今天為止，宇宙已有150億年的歷史。《獨立報》上的插圖將人類的出現置於頂層，有點諂媚的意味，因為它誇大了我們在宇宙歷史中的角色。雖然生命在地球上已存在了數十億年，但人類的出現只有10萬年左右。要將他置諸其間，如果宇宙的歷史用張開雙臂後兩個指尖之間的長度來表示這個時間表的話，那麼人類存在的時間僅相當於指甲銼刮一下的寬度。
重要的是要記住，這個創生和演化的歷史是有具體的證據來支撐的。物理學家們，如伽莫夫、阿爾弗和赫爾曼等，進行了詳細的計算，估計了早期宇宙的環境，並預言了早期宇宙如何會在當前的宇宙中留下自己的印記，即氫氦比和宇宙微波背景輻射。這些預言都驚人的準確。正如諾貝爾獎獲得者、物理學家斯蒂芬·溫伯格所指出的那樣，大爆炸模型絕不是一種想入非非的猜測：“我們的錯誤不在於我們把理論看得太認真，而是我們沒有給予它足夠的重視。我們總是很難意識到我們在辦公桌上玩弄的這些數字和方程與現實世界的聯繫。更糟糕的是，我們通常會認為，某些現象只是不適合可敬的理論和實驗上的努力。伽莫夫、阿爾弗和赫爾曼之所以比其他人更應該得到巨大的榮譽，就在於他們非常重視早期宇宙的問題，在於他們用已知的物理定律去說明最初3分鐘。”
當一家報紙準備在頭版對一個宇宙學模型進行廣泛報道時，正如亞瑟·愛丁頓所言，這是個強烈的跡象：大爆炸模型已經從理論研討會上搬到了科學的陳列室裡。然而這並不意味著這個模型就是完美無缺的，因為總是存在一些懸而未決的問題和一些細節需要處理。本篇結語的其餘部分將對這些仍待解決的問題和細節做一簡述。幾段文字不可能有望傳遞出這些問題的細微之處、深度和真正的意義，但它們應能表明，雖然廣義上說，大爆炸模型的概念已被證明是正確的，但要讓所有的宇宙學家都信服，還將有很長的路要走。
例如，我們知道，今天的星系分佈是大爆炸後大約30萬年裡宇宙密度變化的結果，但這些密度變化的起因是什麼？另外，根據愛因斯坦的廣義相對論，空間可以是平的，也可以向內彎曲或向外彎曲。在平直的宇宙中，光線可以永遠走一直線，就像球在一個平坦、光滑的平面上滾動，但在彎曲的宇宙中，光線可以沿著環形軌道行進並返回到其出發點，就像一架飛機繞地球赤道飛行一周。根據天文觀測，我們的宇宙似乎是平直的，因此就有這麼一個問題：為什麼我們的宇宙是平直的，什麼時候它可能是彎曲的？
暴脹理論為這兩個問題——密度變化和宇宙表觀平直性的起源——提供了一種可能的解釋。這一理論是由阿蘭·古斯在1979年末發展出來的。當他第一次想到宇宙的暴脹這個概念時，古斯簡直驚呆了，他很快在他的筆記本上寫下“壯觀的實現”。這不是輕描淡寫，因為暴脹看起來就像是向大爆炸模型添了點有價值的東西。有各種版本的暴脹，但其本質是這種理論提出了在宇宙最早的瞬間的一種快速擴張的階段，這個階段大約在10-35秒後結束。在這個暴脹時期，宇宙的體積大約每10-37秒擴大一倍，這意味著到這一階段結束，宇宙體積大約倍增100倍。這聽起來好像不是很多，但一個著名的寓言故事說明加倍的力量。
這則寓言講述的是一位波斯大臣是怎樣向他的蘇丹討米的。他希望能這樣來給他米：在國際象棋棋盤的第一個方格內放一粒米，以後每個方格內放的米粒數加倍，即在第二個方格放2粒米，然後是4粒、8粒、16粒等等。蘇丹同意了，認為最終的米粒數應該不會太多。但實際上他因此破產了，因為棋盤的最後一格將有9223372036854775808粒米。所有方格內的米粒數的總和將幾乎是這個數的兩倍，這遠遠超過了當今全球大米的年產量。
所以，暴脹將在瞬間使宇宙的體積大大擴充。在我們今天看到的較為舒緩的膨脹之前，尤其是在0.00000000000000000000000000000000001秒之前，暴脹將對宇宙的發展產生重大影響。主要是，新生兒宇宙的密度雖然只有微不足道的變化，但暴脹會放大這些微小變化，從而導致30萬年後為天文學家所知曉的顯著變化。這些變化，特別是高密度團塊，隨後又成為星系形成的種子。
暴脹的另一個後果是，暴脹前並不平坦的宇宙將成得非常平坦。檯球的表面顯然不是平的，但如果讓它的體積反覆倍增27次，那麼它的體積將和地球一樣大。地球仍具有彎曲的表面，但它的彎曲要比一個檯球的小多了，按人的尺度看，它的外觀看上去非常平坦。同樣，暴脹宇宙也會給出平坦的印象，這就是天文學家今天看到的景象。
圖103 在英國，COBE的發現佔據了《獨立報》1992年4月24日星期五報紙的頭版。
文章預告宇宙微波背景輻射的變化是對宇宙的大爆炸模型的最終認可，並用黑體圖解釋了這個模型。
密度變化和平整度問題的解決還為解決另一個神秘的問題提供了潛在的可能性。當天文學家從相反的方向來比較他們的宇宙視角時，發現兩個相距超過200億光年的宇宙拼塊之間似乎存在很強的相似性。宇宙學家原本以為宇宙在這個距離上應該發散得更厲害，但暴脹可以解釋為什麼不是這樣。宇宙的兩個部分在暴脹之前可能彼此非常接近，因此它們非常相似。後來，經過暴脹帶來的夢幻般的膨脹後，他們突然被分開了一個相對大的距離，但它們仍然保留了其初始的相似性，因為分離發生得實在太快了。
古斯的暴脹理論依然處在討論階段，但許多宇宙學家認為，它將在適當的時候被納入大爆炸模型。吉姆·皮布爾斯曾經說過：“如果暴脹是錯的，那麼上帝就錯過了一個好把戲！暴脹是一個美妙的想法。不過，也有其他許多美妙的但大自然已決定不予採用的想法，所以，如果這是錯的，我們也不必抱怨太多。”
讓大爆炸宇宙學家們夜不能寐的另外一些東西就是暗物質。觀測表明，在星系外圍做軌道運動的恆星有巨大的速度，但靠近星系中心的所有恆星的引力不足以阻止這些外圍恆星飛離星系。因此，宇宙學家認為，星系中必定存在大量的暗物質，即那種不發光但其引力足以讓外圍恆星保持在其軌道上運動的物質。雖然暗物質的概念可以追溯到20世紀30年代在威爾遜山上工作的弗裡茨·茲維基，但宇宙學家仍無法確定其真實性質，而且相當尷尬的是，計算表明，宇宙中的暗物質要比普通的恆星物質更多。
暗物質的一些候選者是所謂的大質量緻密暈天體（MACHO），其中包括黑洞、小行星和巨型類木行星。我們無法在一個星系裡看到這樣的對象，因為它們不發光，但它們都對一個星系內的引力有貢獻。暗物質的其他候選者可用大質量弱相互作用粒子（WIMP）來概括，它們包括無法形成大質量緻密暈天體的各種類型的粒子，但它們可能會滲透到整個宇宙，除了通過引力，它們幾乎不表現出任何存在感。
到目前為止，我們對宇宙中暗物質的性質和數量只有模糊的線索，這令人非常沮喪，因為宇宙學家在修補大爆炸模型的一些漏洞之前需要對暗物質有全面的瞭解。例如，暗物質的引力作用可能會在宇宙的早期階段吸引更多的普通物質，從而有助於在形成星系方面發揮主要作用。
而且，在時間線的另一端，暗物質可能對宇宙的最終命運起著決定性作用。宇宙自大爆炸之後一直不斷在膨脹，但宇宙的所有質量會向內拉動物質，並使膨脹逐漸放緩。這將導致以下三種可能的未來，這個斷言是由亞歷山大·弗裡德曼在20世紀20年代首次提出的。第一種可能，宇宙會一直膨脹下去，只是速率在不斷下降；第二種可能，宇宙膨脹會逐漸減速到某個點戛然而止；第三種可能，宇宙膨脹會慢下來，停下來，然後開始收縮，就是我們現今所說的“大擠壓”。因此，宇宙的未來取決於宇宙中的引力，而這又取決於宇宙的質量，而宇宙的質量又取決於宇宙中暗物質的量。
事實上，還有第四個潛在的未來值得認真考慮。20世紀90年代末，天文學家都將天文望遠鏡對準被稱為Ⅰa型超新星的各個特定超新星上。這些超新星非常亮，因此即使它們的爆發是位於遙遠的星系，但依然可以被觀測到。Ⅰa型超新星還具有指示光變的特性，這種特性可被用來測量它們的距離，從而得到它們所在星系的距離。並且，通過利用其光譜，我們可以測量其退行速度。隨著天文學家對Ia型超新星的研究越來越多，測量結果似乎在暗示，宇宙實際上是在以不斷增大的速度膨脹。因此宇宙的擴張不是放緩，而是似乎在加快。宇宙看上去是要吹破了。這個讓宇宙失控的排斥性推動力仍是一個謎，於是被貼上暗能量的標籤。
鑒於暴脹的瞬間劇烈時期，奇特的暗物質和怪異的暗能量等概念，21世紀的新的大爆炸宇宙的確處在一種奇怪的位置上。看來，著名科學家J.B.S.霍爾丹真有深邃的先見之明，他在1937年寫道：“我懷疑宇宙不但比我們假設的要古怪，而且比我們能假設的更古怪”。
徹底解決大爆炸遺留的奧秘需要在三個方面發起攻擊，包括理論的進一步發展、實驗室實驗，以及最為重要的——對宇宙的更清晰的觀察。例如，COBE衛星在1993年12月23日完成了它的科學使命，被裝有更先進的探測器（如WMAP）的衛星所取代，其觀測結果如圖104所示。甚至更好的衛星也已經在設計中，並且在地球表面，將會有更敏銳的射電望遠鏡、更強大的光學望遠鏡和實驗來尋找暗物質的跡象。
未來的觀測將挑戰、檢驗並發展大爆炸模型。它們可能會對宇宙年齡的估計進行修正，弱化宇宙中暗物質的影響，或填補我們的知識空白。但宇宙學家普遍認為，這些只會對大爆炸模型的整體方案作調整，而不是模式轉變到一種全新的模型。大爆炸的先驅拉爾夫·阿爾弗和羅伯特·赫爾曼在2001年出版的《大爆炸的萌芽》一書中就持有這一觀點：“儘管關於宇宙學模型的許多問題仍沒有答案，但大爆炸模型處於合理的健康狀態下。我們確信，未來的理論和觀測工作將主要是非常細微的微調，但我們無法預料，50年後，這個模型是否能被證明基本上是不充分的。再過50年後我們可以回頭看看這一切是怎麼過來的。”
圖104 WMAP（威爾金森微波各向異性探測器）衛星被設計用來測量探測宇宙微波背景輻射，其分辨率比COBE衛星高35倍。它的觀測結果如本圖所示，於2003年公佈。菱形格式相當於圖102所示的COBE圖的投影。這幅圖可以捲起來形成一個球面，球面的兩側也都在圖中顯示出來。你可以想像WMAP衛星在球的中心看著滿天際的宇宙微波背景輻射的變化。
WMAP的數據允許對宇宙的各種參數進行比以往任何時候都更加準確的測量。WMAP團隊估計，宇宙年齡為137億年，誤差在2億年範圍內。他們還計算出宇宙中暗物質占23%，暗能量占73%，普通物質僅佔4%。而且，這種變化的大小與天文學家所期望看到的宇宙早期存在一個暴脹階段是基本一致的。
雖然大多數宇宙學家會同意阿爾弗和赫爾曼的觀點，但需要注意的是，大爆炸模型仍有一些堅定的批評者，他們仍然偏愛永恆宇宙的觀念。當穩恆態模型變得不成立時，它的一些支持者轉向了修正後的版本——准穩態模型。繼續支持這些少數人的觀點的宇宙學家們為他們挑戰大爆炸的正統角色而感到非常自豪。事實上，弗雷德·霍伊爾在2001年是帶著他的堅定信念——准穩態模型是正確的，而大爆炸模型是錯誤的——去世的。他在自傳中寫道：“然而，正像許多大爆炸宇宙學的支持者認為的那樣，聲稱我們已接近正確理論的邊緣，在我看來這無疑是一種傲慢。如果說我自己曾經陷入這樣的陷阱，那麼它也是一種短暫的傲慢，而且必然要遭到報應。”這種健康挑戰是科學固有的一部分，應該得到鼓勵。畢竟，大爆炸模型本身就是反對既有權威的結果。
霍伊爾對大爆炸模型的仇視可能因下述事實而複雜化：正是他的這個命名幫助公眾加快對大爆炸概念的意識。“大爆炸”這個稱呼被證明是對創生理論的既簡短，又具有衝擊力且令人難忘的概括，但它卻是由這一理論的最大的批評者發明的。雖然一些宇宙學家喜歡“大爆炸”一詞的小報基調，但另一些人卻抱怨說它似乎不適合用來描述這一宏偉莊嚴的概念。甚至在1992年6月21日出版的比爾·沃特森的連環畫裡，卡通人物加爾文和霍布斯都指出了這個問題。加爾文對霍布斯說：“我一直在閱讀有關宇宙開端的書。他們稱它為’大爆炸’。科學家怎麼會想像宇宙的所有物質都來自比針頭還小的一個點的爆炸，這是不是很怪異？他們就不能拿出一個比’大爆炸’更令人回味的名字？這是科學的整個問題所在。要試圖描述難以想像的奇跡，你得有一大批經驗主義者。”加爾文接著提議將“可怕的太空KabIooie”作為替代的名稱，這個稱呼某些宇宙學家實際上已經使用了一段時間，有時它縮寫為HSK。
次年，《天空和望遠鏡》雜誌發起了一次取代大爆炸標籤的競賽，但由卡爾·薩根、休·唐斯和蒂莫西·費裡斯組成的令人尊敬的評審團對所有參賽詞條沒有一條有深刻印象。提出的新名稱建議包括“哈勃泡泡”、“貝莎D.宇宙”和“SAGAN”（“科學家敬畏上帝的可怕的自然”），等等。他們的結論是：來自41個國家的13099條建議詞條沒有一條能比霍伊爾原創的“大爆炸”標籤更到位。
這好像證明了一個事實，即大爆炸模型現在已經是我們文化的一部分。在大爆炸作為解釋宇宙的創生、發展和歷史的模型的發展過程中，整整一代人已經成長起來，我們無法想像這個理論還可以有其他名稱。
甚至連教會也變得喜愛大爆炸模型。自從教宗庇護十二世贊同大爆炸學說後，天主教會在很大程度上容忍了創生這一科學觀點。它不再為經文給出的關於宇宙的字面解釋尋找任何借口。這被證明其態度有了非常務實的變化。過去，在宇宙所有奧秘的背後都有上帝之手在指導，從火山噴發到太陽的設置，但科學逐個為這些現象提供了理性的和自然的解釋。化學家查爾斯·庫爾森曾創造了“空白的上帝”這個術語用來指稱那個負責說明我們尚無法理解的一切事物的上帝。隨著每項知識空白被科學填補，這個上帝的權力正逐漸減弱。但是現在，天主教會集中負責精神世界的引導，而將自然世界的解釋工作留給了科學，這意味著科學在知識領域仍能夠安全地提供指導，未來的任何科學發現都不能削弱上帝的地位。科學與宗教可以並排相互獨立地生活下去。
1988年，彷彿是為了加強這種獨立性，教宗約翰·保羅二世宣佈：“基督教的正當性有其自身的內在起源，不指望科學構成其主要的辯護。”隨後，在1992年，梵蒂岡甚至承認，它過去對伽利略的迫害是錯誤的。崇尚太陽中心的宇宙觀一度被認為是異端邪說，因為根據聖經：“上帝固定地球作為其基礎，它永遠不變動。”不過，經過持續13年的調查後，紅衣主教普帕德（Poupard）報告稱，在審判伽利略的時候，神學家“在描述宇宙的物理結構時，未能把握聖經深刻的非字面的意思。”1999年，教皇通過走訪他的波蘭家園，並參觀了尼古拉·哥白尼的出生地，專門稱讚了哥白尼的科學成就等一系列舉動，象徵性地結束了宗教與宇宙學之間持續了幾個世紀的衝突。
也許是受到教會新確立的寬容政策的鼓舞，一些宇宙學家已決定深入探討大爆炸模型的哲學意蘊。例如，這個模型描述了宇宙是如何從一鍋熾熱緻密的原始湯開始，然後逐步演變出紛繁的星系、恆星、行星和今天存在的生命形式的——這是不可避免的嗎，或者說，宇宙可以有不同的形態嗎？皇家天文學家馬丁·裡斯在他的《僅此6個數》一書中探討了這個問題。他在書中解釋了為什麼宇宙的結構最終只取決於諸如引力的強度這樣的6個參數。科學家可以測量每個參數的值，這些參數形同於6個數字。裡斯想知道，如果宇宙在創生時這些數字取其他的值，事情可能會有怎樣的不同。例如，如果引力的數值大一點，那麼引力會強得多，這將導致恆星更快地形成。
有個數字，裡斯標以ε，反映的是強的核力，就是將原子核內質子和中子膠合在一起的那種力。ε的值越大，膠粘性越強。測量結果表明，ε=0.007。這實在是幸運得令人難以置信，因為如果它取不同的值，那麼後果將是災難性的。例如取ε=0.006，那麼這種核膠水就會略顯綿軟，這樣就不可能使氫聚變成氘，而這是形成氦和所有重元素的第一步。事實上，如果ε=0.006，那麼整個宇宙將只有平淡的氫，因此也就沒有任何機會構成生命。相反，如果ε=0.008，核膠水就會較強，氫就會過於容易轉變成氘和氦——以至於所有的氫都將在大爆炸的早期階段就已經消失，沒什麼能夠剩下充作恆星的燃料。這同樣絕對沒有形成生命的機會。
裡斯還檢查了規定我們的宇宙的其他5個數字，並解釋了它們中任何一個的數值的改變將如何嚴重地影響到宇宙的演化。事實上，這5個數中的一些數對數值的變化比ε更敏感。如果它們取略微不同於我們測量值的數值，那麼宇宙很容易在孕育時就夭折了，或者它一誕生便自我毀滅。
因此，這6個數似乎早就被調整到適於生命的出現。就好像這6個號碼決定了宇宙的演化，這種演化經過精心設置，目的就是為我們的存在創造必要的條件。傑出的物理學家弗裡曼·戴森寫道：“我越研究宇宙及其架構的細節，越是有更多的證據讓我覺得，在某種意義上，宇宙想必知道我們的到來。”
這一點可以追溯到第5章中提到的人存原理。這條原理是弗雷德·霍伊爾在解釋恆星中的碳如何生成時提出的。人存原理指出，任何宇宙學理論必須考慮到一個事實，即宇宙已經演化到包含我們。這意味著，這一事實應當是宇宙學研究的一個重要因素。
加拿大哲學家約翰·萊斯利提出了一個行刑隊場景來闡明人存原理。試想你被判犯有叛國罪，正等待在20名執行槍決的士兵面前。你聽到命令開火，你看到20條槍吐出火舌——然後你意識到沒有子彈擊中你。按法律規定，這種情況下你被允許自由地離開。但當你奔向自由時，你開始想知道為什麼你還活著。難道所有的子彈都那麼偶然地打偏了？難道這樣的事情每處決一萬人才可能發生一次，而這一次就恰好落在你的頭上？為什麼你能活下來這總得有個理由吧？也許行刑隊的所有20名士兵都故意打偏了，因為他們知道你是無辜的？抑或是前一天晚上校準步槍時他們都錯誤地將槍的准心偏移標靶10°？你當然可以認為行刑失敗純屬偶然來度過餘生，但你的倖存很難不讓人聯想到更深層次的意義。
同樣，這6個表徵宇宙的數字怎麼就恰好取讓生命蓬勃發展的值，似乎並不奇怪。那麼，我們是不是因此就能忽略這個問題，認為自己就是這麼幸運？或者說我們是在為我們這麼好的運氣尋找特殊的意義？
根據極端版本的人存原理，使得生命進化的宇宙的微調表明存在一個調諧器。換句話說，人存原理可以被理解為上帝存在的證據。然而，另一種觀點認為，我們的宇宙是多元宇宙的一部分。宇宙一詞在字典中的定義是它涵蓋一切，但宇宙學家通常將宇宙定義為我們可以感知或可以影響我們的那些東西的集合。根據這個定義，就可能存在許多其他的獨立和分離的宇宙，它們每一個都由其自己的一組6個數字限定。因此，多元宇宙允許許多（也許是無窮多）不同的宇宙並存。它們中的絕大多數不是胎死腹中，就是曇花一現，或兩者兼而有之，但是偶然地，就有那麼一些能夠形成某種環境，允許生命的存在、演化和持續。當然，我們碰巧就生活在有利於生命的宇宙中的一個當中。
“宇宙與成品服裝店有某種共同之處，”裡斯說。“如果店內有大量現貨，我們找到一身適合自己的服裝，這沒什麼奇怪。同樣，如果我們的宇宙是多元宇宙中的一員，那麼這種看似精心設計或微調的特徵就不會令人意外了。”
這個問題——我們的宇宙是專為生命設計的，還是多元宇宙中的宇宙幸運兒？——屬於科學猜測的邊緣地帶，是宇宙學家之間激烈辯論的主題。唯一能在形而上學層面上超越它的是所有問題中的最大的問題：大爆炸之前是什麼？
到目前為止，大爆炸模型的能力僅限於描述今天所觀察到的浩瀚宇宙是怎麼出現的，是怎麼從數十億年前的那種高密度熾熱狀態進化而來的。究竟你準備將大爆炸模型回溯到多遠取決於你是否將早期的暴脹階段包括進來，或是否訴諸於粒子物理學的最新理論。這個理論聲稱能夠描述1032攝氏度、創生後僅10-43秒的宇宙歷史。
這樣還剩下創生的實際時刻和是什麼導致創生等突出問題。這些問題也是喬治·伽莫夫在批評者詢問他關於他的研究的範圍時他很快退避三舍的原因。他在他的科普著作《宇宙的創生》的第二次印刷中加了個免責聲明：
鑒於一些評論對“創生”一詞的使用提出異議，我應當在此解釋一下，筆者對這個詞的理解不是在“無中生有”的意義上運用，而是“使某些東西從無定形中凸現出來”，例如，在短語“巴黎時尚的最新創作”的意義上運用的。
無法解決大爆炸之前發生了什麼，無疑令人失望，但對於宇宙學並非毀滅性的失敗。從最壞的情況說，大爆炸模型至少也是有效的，只是不完備，而且這種不完備性是相對於其他許多科學理論而言的。生物學家要解釋生命是如何產生的還有很長的路要走，但這並不排斥以自然選擇，或基因和DNA的概念為核心的進化論的正確性。不過，我們不得不承認，宇宙學家可能比生物學家的處境更糟糕。我們完全有理由相信，在第一批細胞和第一個DNA片段的構造的背後是標準的化學定律，但是我們並不清楚已知的物理學定律對於宇宙創生的那一刻是否有效。當我們倒撥時鐘回到宇宙接近零時間的時刻，似乎所有的物質和能量集中在一個點上，這時運用現有的物理定律會導致嚴重問題。在創生的那一刻，宇宙似乎進入一種被稱為奇點的非物理狀態。
即使宇宙學家可以處理奇點的物理，他們中的許多人認為，“大爆炸之前是什麼？”的問題仍無法回答，因為這個問題沒有意義。實際上這個模型指明，大爆炸不僅產生了物質和輻射，也產生了空間和時間。所以，如果時間是在大爆炸中產生的，那麼在大爆炸之前就不存在時間，因此，在任何情形下“大爆炸之前”的短語都沒有意義。這種情形的另一個例子是單詞“北”，你問“倫敦的北邊是什麼？”或“愛丁堡以北是什麼？”都有意義，但問“北極以北是什麼”就沒有任何意義。
批評家可能會覺得，如果這就是宇宙學家能夠給出的最好的回答，那麼“大爆炸之前是什麼？”的問題就必然屬於神話或宗教領域的一個謎團，一道永遠超出科學研究範圍的上帝的溝壑。美國天文學家羅伯特·賈斯特羅在他的《上帝和天文學家》一書中對大爆炸理論家的這種雄心持悲觀態度：“他邁向無知的高山。他即將征服最高峰；當他攀上最後一塊岩石後，卻受到在那裡已待了幾個世紀的神學家的歡迎。”
巧妙處理創生問題的一種方法是設想宇宙的質量有少許超重。這種宇宙會膨脹，但額外的質量會導致較大的引力使膨脹停止，然後反轉過來使宇宙開始收縮。宇宙似乎要趨向前面提到的大坍縮，但實際上是一種大反彈。隨著物質和能量的聚集，宇宙可能會達到一個壓力和能量與引力相抵消，並再次開始向外推的關鍵階段。這導致另一次大爆炸，宇宙進入另一個膨脹階段，直至引力再次終止這種膨脹，導致收縮，接著又是大坍縮，再一次大爆炸，無限循環直至無窮。
這種反彈的、振蕩的、生態友好型的，可循環的鳳凰涅盤式宇宙將是永恆的，但它不能被視為穩恆態宇宙。它不是穩恆態模型的一個版本，而是一種多重大爆炸模型。幾位宇宙學家，包括弗裡德曼、伽莫夫和迪克，一直在認真地予以討論。
其他如愛丁頓等人則不喜歡一個循環的宇宙：“我更傾向於認為宇宙應該實現某種宏偉的演變，而且它已經取得了一切可以取得的成就，沒有回到雜亂混沌的缺乏變化的狀態，而不是受到不斷重複的懲罰。”換句話說，一個不斷膨脹的宇宙最終將變成寒冷的不毛之地，因為其中的恆星終將耗盡氫燃料並停止發光。比起無限重複的、乏味的宇宙，愛丁頓更偏愛這種“大凍結”（或叫“熱死”）的狀態。
除了愛丁頓的主觀批評，反彈式大爆炸還面臨一系列的實際問題。例如，至今還沒有一位宇宙學家能對引起宇宙反彈所需的力給出一個完整的解釋。況且最新的觀測表明，宇宙的膨脹正在加速，從而使目前的膨脹轉為收縮的可能性變得更低。
儘管存在缺陷，但反彈式宇宙的繪景確實允許宇宙通過坍縮來觸發下一次大爆炸，這至少解決了我們希望搞清楚的大爆炸之前是什麼這個核心問題的因果關係。但在宇宙學意義上，因果律也許只是一種應當放到一邊的常識性偏見。畢竟，大爆炸膨脹始於一種極其微小的尺度，常識根本就不適用於這種極端狀態。這裡是量子物理學的怪異規則當道。
量子物理學是整個物理學中最成功也是最奇特的理論。正如量子物理學的奠基人之一尼爾斯·玻爾所言：“任何人對量子理論不感到震驚，只能說明他還不理解它。”
雖然因果律在日常的宏觀世界裡是一項有效的法則，但統治亞微觀量子領域的卻是所謂的不確定性原理。這條原理規定，事件可以自發發生，這種情形已經得到實驗上的證明。它還允許物質可以無中生有，哪怕只是暫時的。在日常生活的層面上，世界似乎是確定性的，各種守恆律均有效，但在微觀層面上，確定性和守恆性都可以違背。
因此，量子宇宙論提供了各種允許宇宙毫無緣由地從無到有的假說。例如，嬰兒宇宙可以自發地從虛無中誕生，可以與其他眾多宇宙一併存在，使自身成為多元宇宙的一部分。正如暴脹理論之父阿蘭·古斯所言：“人們常說，世上沒有免費的午餐。但宇宙本身可能就是一頓免費的午餐。”
遺憾的是，科學界不得不承認，所有這些可能的答案，從反彈型宇宙到自發量子創生，都具有太多的猜測性，而且仍沒有妥善解決宇宙來自何處這個最終問題。然而，當前這一代宇宙學家不應該氣餒。在這一事實——大爆炸模型是對我們的宇宙的連貫一致的描述——面前，他們應該高興才是。他們應該自豪的是，大爆炸模型是人類成就的巔峰，因為它通過揭示其過去很大程度上解釋了宇宙的當前狀態。他們應該走出去告訴世界，大爆炸模型是對人類好奇心和我們智慧的一種紀念。如果一個市民問起這個最棘手的問題：“大爆炸之前是什麼？”那麼他們可以借用下面這個聖奧古斯丁的例子。
對於神學上等價的“大爆炸之前是什麼？”問題，哲學家暨神學家聖奧古斯丁在其寫於約公元前400年的自傳《懺悔錄》裡引用了他聽來的一個回答：
在創造宇宙之前上帝在做什麼？
在創造天地之前，上帝創造了地獄，專用於像你這樣的問這種問題的人。