真空中的粒子

在探討這個問題之前，我們首先應該了解一下量子力學的一些觀點。量子力學是物理學的一個重要分支，主要適用于非常微觀的世界，如原子甚至更加微小的粒子。這是一個極為成功的理論，它實際上構成了現在我們使用的大部分電子器件背后的理論基礎。

量子力學告訴我們，并不存在所謂的“真空”。即便是最完美的真空之中實際上也充斥著粒子與反粒子，它們不斷誕生，然后幾乎在同時不斷湮滅。

這些所謂的“虛粒子”(virtual particles)存在的時間太過短暫，因而無法被直接測量到，但通過一些效應，我們可以確信它們的確存在。

時空——從零空間和零時間開始

從微觀事物，如原子，到宏觀事物，如星系。與描述微觀世界的量子力學不同，我們用于描述宏觀世界的理論則是廣義相對論。這是愛因斯坦一生最重要的成就，該理論描述了空間，時間和引力是如何運作的。

相對論與量子力學不同，并且迄今都沒有任何人能夠將這兩者成功地統一起來。然而借助謹慎的近似方法，一些理論科學家的確已經成功地在某些具體問題上同時應用這兩大理論。比如英國劍橋大學的史蒂芬·霍金教授對于黑洞的研究便是如此。

在這樣嘗試的過程中，科學家們發現的一個情況就是，當將量子力學應用到在可能范圍內最小尺度的空間中時，空間本身將變得不穩定。在這樣的尺度上，空間不再顯示完美的平滑和連續，空間和時間都失去了其穩定性，它們混雜在一起，形成了時空的泡沫。

換句話說，微小的時空泡沫是可以自發形成的。美國亞利桑那州立大學坦普爾分校的勞倫斯·克勞斯(Lawrence Krauss)表示：“如果時空是量子化的，它們就會發生漲落。因此正如你可以創造出虛粒子一樣，你也可以創造出虛時空。”

除此之外，如果這些時空泡沫的形成是可能的，那么它們就一定會形成。美國波士頓塔夫茨大學的亞歷山大·維蘭金(Alexander Vilenkin)指出：“在量子物理學中，如果某件事并非是被禁止的，那么它真的發生的概率就不為零。”