这个平滑的出口是如何找到的呢?赫托格解释道,传统的永恒膨胀理论假定宇宙整体背景依据爱因斯坦的广义相对论演化,量子效应在此基础上提供了一些涨落。然而,永恒膨胀的内在动力消除了经典力学和量子力学的分割,相对论由此崩溃。

霍金和赫托格利用弦理论统一相对论和量子力学,从而重新计算永恒膨胀问题。弦理论是一种支试图将四种相互作用力统一起来的理论,认为自然界的基本单元是微小的“弦”,弦在振动和运动过程中产生基本粒子。

具体来讲,他们借用了弦理论中的“全息”概念:整个宇宙是一张巨大而复杂的全息图,三维空间中的物理现实在数学上可以简化投影到二维平面上。

霍金和赫托格发展出了“全息”概念的一个分支,将永恒膨胀理论中的时间维度投射出来,从而摆脱对爱因斯坦理论的依赖。在这个模型中,永恒膨胀被简化为时空起点上的一张空间曲面。

霍金此前提出的宇宙“无边界条件”预测如果回溯到宇宙开始时,宇宙会像半球一样闭合。但这篇论文给出了不同的结果:当回溯到某个节点,就会到达永恒膨胀的门槛。过了那个门槛,人类熟知的时间概念会失去意义。

“现在我们要发现在过去还是有边界的。”赫托格说道。

霍金和赫托格用这种新方法计算出了永恒膨胀理论的一个平滑出口,导向有限的宇宙,比此前的永恒膨胀理论建构的无限分形结构简洁得多。