霍金致力于他那个世纪最伟大的问题，即爱因斯坦引力理论和量子理论的最终统一。因此，他对优美而自洽的十维理论感到惊奇。实际上，他就是用对这一理论的讨论来结束他的《时间简史》的。

弦理论起初是一种量子理论，后来则吸收了爱因斯坦的引力理论。霍金是作为纯粹的经典相对论专家而不是量子理论专家开始研究的，他和他的同事哈特尔从爱因斯坦的经典宇宙出发，然后对整个宇宙进行量子化。

霍金是量子宇宙学这一学科的创始者之一。刚开始的时候，这在术语上看起来像是矛盾的。量子这个词用在极微小的夸克和中微子世界中，而宇宙学意味着几乎是无限宽广的外层空间。但是，霍金认为，宇宙学的最终问题只能用量子理论来解决。霍金把量子宇宙学用于这个问题的最终的量子结论。这个结论允许存在无限多个平行宇宙。

量子理论的出发点是波函数，它描述粒子所有可能的状态。波函数像雷雨云一样填充在整个空间。同样，在某一点波函数的值越大，那么在该点找到电子的概率也越大。与此相类似，波函数可以跟大物体（例如人）联系在一起。霍金的新思想，是把整个字宙看成一个量子粒子。通过重复一些简单的步骤，我们会获得一些令人大开眼界的结论。

我们从描述一组所有可能宇宙的波函数开始。这意味着，霍金理论的出发点必定是一组无限多的平行宇宙，即宇宙的波函数。霍金用宇宙这个词代替粒子。他的这个相当简单的分析，已经导致我们在宇宙学思想上的概念性革命。

根据这一般景，宇宙的波函数遍及所有可能的宇宙。假设波函数在靠近我们自己宇宙的地方相当大，因此正如我们所期望的那样，我们宇宙很可能就是一个合适的宇宙。然而，波函数遍及所有的其他宇宙，甚至到了那些没有生命以及与我们所熟知的物理定律不相容的宇宙中。由于波函数被认为在其他这些宇宙衰减至非常小，因此我们预期在不远的将来我们宇宙将不会通过量子跃迁而成为那样的宇宙。

量子宇宙学家所面对的目标，就是在数学上证明这种猜想，即证明宇宙的波函数对我们现在的宇宙是大的，而对其他宇宙则衰减到很小。然后由此进一步证明我们所熟悉的宇宙在某种意义上是独一无二的，也是稳定的。目前，量子宇宙学家还不能解决这个重要难题。

如果我们严肃对待霍金的思想，这意味着，我们必须从分析无限多个所有可能存在的相互共存的宇宙开始。宇宙这个词的定义不再是“存在的一切”了。现在，它的意思是“可能存在的一切”。例如，下图中，我们看到宇宙的波函数如何散布到若干可能的宇宙上。霍金的量子宇宙学还假定，宇宙波函数允许宇宙相互碰撞。虫洞可以发展和连接这些宇宙。

例如，考虑悬浮在空气中的一大群肥皂泡。在正常情况下，每一个肥皂泡都像是一个独立的宇宙，除了它不时与另一个肥皂泡相撞形成一个更大的肥皂泡，或者分裂成两个更小的肥皂泡外。差别仅仅在于，每一个肥皂泡现在都是十维宇宙。由于时空只存在于每一个泡上，因此在泡与泡之间不存在这样的时空。每一个宇宙都拥有它自含的“时间”。这些宇宙中的绝大多数是死宇宙，无任何生命可言。在这些字宙中，物理定律是不一样的，因此无法满足使生命成为可能的物理条件。也许在数以十亿计的平行宇宙中只有一个宇宙（即我们宇宙）有一组合适的物理定律允许生命存在。

因为霍金的婴孩宇宙和虫洞理论发挥了量子理论的作用，所以它不可避免重新引发了至今仍旧没有解决的与它的基础有关的争论。霍金的宇宙波函数没有完全解决量子理论的这些佯谬，它仅仅表达了一种令人震惊的新观点。

量子理论认为，对每一个物体都存在一个波函数，它表征在时空中某一特定点上找到物体的概率。量子理论还认为，在你对粒子进行观测之前，你永远不会确切知道它的状态。在进行测量之前，粒子可能处在各式各样状态中的一个上。所有这些状态都由薛定谔波函数来描述。因此，在作出观测或者测量之前，你不能够确切知道粒子的状态。实际上，在测量之前粒子存在于冥态，它是所有可能状态的总和。

当这个思想被玻尔和海森堡第一次提出来时，遭到爱因斯坦的反对。

月亮只是因为老鼠盯着它看才存在吗？

根据量子理论的严格诠释，月亮在被观测前实际上并不存在于我们所知的状态中。事实上月亮可能处在无穷多个状态中的任何一个，包括它在天空中，或者根本不在天空中。正是盯着月亮看的测量过程确定了月亮实际上在围绕着地球转动。

爱因斯坦跟玻尔进行了多次热烈讨论，以挑战这种非正统世界观。

在一次交流中，玻尔怒气冲冲地对爱因斯坦说，你不是在思考。你只不过是在推理。

甚至是薛定谔也反对针对他的方程所作的这种再诠释。他一度沮丧地说，我不喜欢它，非常抱歉我曾经做了一些与之相关的研究。

薛定谔为了证明这个问题多么荒谬，他把一只虚构的猫放进一只密封的箱子。为了确定猫到底是死的还是活的，我们必须打开箱子检查这只猫。但是，在我们打开箱子之前，猫所处的状态是什么样的？根据量子理论，我们只能认为猫由一个描述死猫和活猫两者总体的波函数来描述。对薛定谔来说，考察猫是死是活的思想极其荒谬，但是量子力学的实验证明迫使我们得出这种结论。现在，每一个实验都证实了量子理论。

物理学家对付这种复杂性，至少有三种主要办法。第一，我们可以假设上帝存在。因为所有的“观测”都隐含着一个观测者，所以在宇宙中必定存在某种“意识”。一些物理学家，如诺贝尔奖得主维格纳（Eugene Wigner），坚持认为量子理论证明宇宙中存在着某种普遍的宇宙意识。

第二种解决此佯谬的方法，得到绝大多数研究物理学家的支持。它就是，对这一难题弃之不顾。大多数物理学家指出，没有任何意识的照相机照样能够进行测量。

但是，还存在着第三种解决佯谬的方法，它被称为多个世界理论。这个理论（像人择原理一样）曾经没有得到赞同，但它又被霍金的宇宙波函数所挽救。

1957年，物理学家埃弗里特提出了一种可能性，即在宇宙演化过程中，它不断像道路上的分岔那样一“裂”为二。在一个宇宙中，铀原子未发生蜕变，猫不会被射杀。在另一个宇宙中，铀原子发生了蜕变，猫被射杀。如果埃弗里特是对的，那么就存在无穷多个宇宙。每一个守宙通过道路上的分岔网跟其他各个宇宙相连。

物理学家德威特是多个世界理论的支持者之一。他这样描述这个理论带给他的持续不断的冲击："发生在每一个恒星、每一个星系以及每一个遥远的宇宙角落的每一次量子跃变，都把地球上我们的局域世界分裂成极大数量的它自己的复制品。”多个世界理论假设所有可能的量子世界都存在。在某些世界中存在着像地球上起支配作用生命形式那样的人类。在其他世界上，有阻止人类在这种行星上∶继续演化的亚原子事件发生。

哲学家马格努斯曾经写道，存在多个世界还是仅仅只有单个世界？这是在对自然界的研究中最伟大和崇高的问题之一，然而，有关这一古老思想的新难题，是这些多个世界解决了薛定谔猫佯谬。在某一个宇宙中，猫或许是死的；而在另一个宇宙中，猫又是活的。

与埃弗里特的多个世界理论看起来一样古怪，有人能够证明它在数学上等价于量子理论的通常诠释。但是在传统上，埃弗里特的多个世界理论没有在物理学家中间流行开来。存在无穷多个随时裂解的同样有效的宇宙，尽管这个思想不能被排除，但是它给了喜欢简单性的物理学家提出了一个哲学梦魇。

有一条名叫奥卡姆剃刀的物理学原理，它认为我们应该永远走最简单的可能的道路，放弃笨拙的其他选择，特别是在其他选择永远不能被测量的情况下更应如此。人们可以证明，埃弗里特多个世界之间的交流是不大可能的。因此，每一个宇宙都不能意识到其他守宙的存在。如果实验不能检验这些宇宙存在，那么我们应当用奥卡姆剃刀把它们剃除掉。

但是，随着霍金的宇宙波函数的流行，多个世界理论的不流行性也许正在减退。埃弗里特的理论建立在单粒子基础上，当宇宙分裂时，不同宇宙之间交流的可能性不存在。尽管霍金的理论与埃弗里特的理论有关系，但是前者比后者要深入得多∶前者基于无穷多个自含宇宙（且不光是粒子），还假定了宇宙之间存在着隧穿的可能性。

霍金甚至计算了宇宙波函数的解。他的目标是，要证明宇宙波函数在看起来像我们所在宇宙那样的宇宙附近有巨大的值。因此，我们宇宙是最有可能的宇宙，但肯定不是唯一的一个。

到目前为止，已经召开了多次有关宇宙波函数的国际性会议。但是，像以前一样，宇宙波函数中牵涉到的数学超出了任何人（机器）的计算能力。我们不得不等待有人能够找到霍金方程组的严格解。