婴儿宇宙，这名字乍听起来似乎有些可笑，但根据霍金的研究，这却是在宇宙演化中可能出现的一种现象。它是指一个小的自足的宇宙从宇宙中我们的区域分岔出来，并可以重新连接到我们的区域。如果这种现象能够发生的话，那末落进一个黑洞的粒子会作为从另一个黑洞发射的粒子而重新出现。为了理解霍金这一理论及其意义，我们还必须从总体上考察一下他的宇宙理论。
霍金的“宇宙无边界”模型为人们描绘了一幅宇宙自我包容的图像，它无论从空间上还是从时间上都是没有边界的。然而，按照这个模型的描绘，既然宇宙的封闭表面与地球的封闭表面相似，那末正像地球外还有其他星球一样．宇宙之外也会有另外其他的宇宙。从逻辑上来说，这个推论应该是可以成立的。
根据霍金的无边界宇宙的观点，任何其他宇宙都必须包含在空间的某种奇异形式之中，它的维数与我们日常生活中物体的维数是不同的。一般日常生活中我们接触到的物体的维数是三维的，然而宇宙时空中的物体是四维的。也就是说，宇宙中的物体要想把自己包容在一个封闭的表面之中，除了原来的三维之外，还需要额外地加上一维，即时间。
另外一个关于宇宙的模型比“宇宙无边界”模型在这一点上说得更明白，这就是“宇宙膨胀”模型。这种理论让我们以另外一种方式来想像多个宇宙并存的情形，而不是让我们陷入多维的几何学的抽象思考之中。这一模型是美国的一位年轻物理学家艾伦·古思提出来的。按照他的理论，就在普朗克时间之后，宇宙的真空处在一个受激状态，它里面充满着能量，就像超冷却的水一样。当这个真空转换成一种稳定的、低能量的状态时，其中的能量就会爆发，产生一种平稳的大爆炸，这就是所说的膨胀现象的形成，我们今天的宇宙就是这样演化出来的。
也有的科学家对“宇宙膨胀”理论又作了进一步的解释，他们认为，原始的宇宙受激状态的不同区域可能各自独立地向低能量状态转换，这时就有可能出现许多“气泡”，每一个“气泡”就是一个稳定的真空，它们以自己的方式膨胀着。如果这种现象能够发生的话．这就向“宇宙膨胀”理论提出了一个具体问题，即假如有两个或两个以上膨胀着的气泡发生合并的话，那将会发生什么情况呢?对此，他们的解释是：如果这种合并发生的话，这些“气泡”就会发生扰动，而且这种扰动会蔓延到合并的每一个“气泡”。如果目前我们所生活的宇宙就是这样形成的，最初发生的扰动肯定会留下痕迹，微波背景辐射的存在就是其中的痕迹之一。
还有一种被称为“混沌膨胀”的理论．认为我们宇宙之外的世界，即无限的“总宇宙”，处于一片混乱状态，有的地方在收缩，有的地方在膨胀，有的地方冷，有的地方热。在这样一个混沌的总宇宙中，有的地方恰好在发生膨胀，在这种随机涨落之中，一个新的宇宙就形成了。我们现在的宇宙正是在混沌的总宇宙中由随机涨落所引起和形成的。
霍金比较赞成这种“混沌膨胀”的理论，但我们并不一定非要以混沌来描述我们生活的宇宙不可。或许我们恰好生活在一个与其他“气泡”没有发生任何合并的“气泡”中，或许在真空的受激状态物理学的某个定律根本就不允许“气泡”靠得太近。
当然，这个问题必然要涉及到霍金理论中的“霍金辐射”问题，“霍金辐射”是在环绕黑洞的层面处由引力和量子效应的相互作用所引起的。霍金与他的同事加里·吉本斯还认为，这种类型的辐射在任何有这种层面的地方一定都会产生，而这种层面并不仅仅存在于黑洞外围。
这样，运用“霍金辐射”的理论，就可以说明为什么会在宇宙中存在着不同的区域，即为什么会存在着多个宇宙并存的情况。按照这种理论，宇宙在膨胀中，两个区域离开得越远，它们互相分离得就越快，因而这两个区域就永远不会有什么交流，甚至也不会有光束的交流。因为区域与区域之间由于膨胀而分离得比光速还快。假如存在着一个光都不能穿越的层面，那末这个层面必然会将两个空间区域明显地分开，正像在黑洞外围的层面将黑洞与外部世界分开一样。
霍金与吉本斯认为，把两个空间区域分开的这种层面也会产生辐射，正如同围绕黑洞的层面会产生辐射一样，这种辐射从该层面同时穿入到相邻的两个区域。我们今天生活的宇宙，由于膨胀而变得越来越稀疏，这种辐射所产生的效应也越来越微IJ、。但是，这种效应在宇宙的早期所起的作用却非常大。宇宙的膨胀逐渐地缓慢下来，这是由于宇宙中所有物质的引力在起作用，它在这一时期尽量地把所有的一切都吸引住。在宇宙的早期，宇宙膨胀的速度要快得多，那时发生在层面上的宇宙辐射的影响比较明显。在宇宙的始初阶段，不同区域之间的距离非常小，甚至那些快速分离的区域也还没有来得及分开。
根据霍金的理论，在适当的条件下，产生于这种层面的“霍金辐射”能够提供充分的能量，从而驱动宇宙膨胀，并使宇宙膨胀得非常快。宇宙超速的膨胀会产生更多的层面，这样又会产生更多的辐射，使宇宙处在一个自我维持的、不断进行的加速膨胀过程中。在膨胀的宇宙中形成的能量较低的“气泡”，其扩展速度要低一些。尽管如此，由于总宇宙的真空受激状态快速膨胀，两个相邻的“气泡”将被分离。
也许有人会问，以上过程的适当条件是什么?这一条件是十分惊人的。“霍金辐射”的温度需要达到1031K左右，而真空受激状态的质量一能量密度需要达到一个更惊人的数值，即每立方厘米1093克。在这个特殊的、快速膨胀的真空受激状态的每个地方，稳定的“气泡”凭借着自身的力量生成宇宙。
这样，宇宙就会不仅是一个，而是有无限个。在不同宇宙之间，由于存在着质量一能量超密度的真空受激状态，它们永远地被这种状态所隔开。实际上，在我们的宇宙之外存在的其他宇宙，永远不会与我们的宇宙发生相互作用，因而它们的存在对于我们来说是毫无意义的。这种问题更适合哲学家而不是宇宙物理学家讨论。
这里，又引出一个问题：究竟“气泡宇宙”中包含着多少质量一能量?按照霍金的“宇宙无边界”模型，回答是令人吃惊的：在这样一个宇宙中包含的质量一能量是零。这个答案究竟正确与否，我们还需要具体分析。
当我们一提到质量一能量时，就不禁会想到宇宙中的宏观物体，如恒星、行星等等。每一个天体都以自己的一定量的mc2构成宇宙的总的质量一能量。除此之外，它们还以自己的引力构成宇宙的总的质量一能量，而引力能是负的。
我们可以以假想的粒子集来理解这一问题。假如粒子是无限地分散的，即相互之间尽可能远地分开，那末引力能就为零。但假如粒子集在引力的作用下聚集在一起，或许会形成一个恒星，它就会使其引力能受到损失。因为粒子在最初的时候能量为零，那末当他们聚集在一起而形成一个恒星或行星时，它们的能量就会是负的。假如整个宇宙中的所有的物质能聚集在一点上，那末它的负引力能(一mc2)就会恰好与所有物的正质量一能量(mc2)相抵消。
根据宇宙模型可以设想，在宇宙始初时，所有的质量一能量聚集在一点上。在零能量点上，分化出正能量的物质和负能量的引力扩展到一定规模后，又发生崩溃而重新回到零能量点。
正像成队的虚粒子可以从无中产生一样，整个宇宙的种子也可以从无中产生。这样一个婴儿宇宙处于一种质量的超密集状态，它比质子要小，但其中不包含能量，因为它的质量被负引力能所抵消。这种微小的超密的宇宙种子立刻会在它们自身的重量下发生崩溃而变为无。然而，在引力使宇宙种子崩溃之前，会迸发出一粒种子，形成一个膨胀中的宇宙。这种膨胀需要经过数十亿年，引力才使其扩展停止，而后使宇宙进入到一个转折期。
不断膨胀的真空受激状态的爆炸而生成无限个“气泡宇宙”，这话听起来有些令人担忧。假如一个“气泡宇宙”会突然地从真空中产生出来，在我们的宇宙之外产生出另一个宇宙，将会发生什么情况呢?这正如在我们的相邻的地方发生了一次大爆炸，正在扩展的火球会不会导致我们的毁灭呢?实际上这两者是不可比拟的。因为婴儿宇宙不论是自然生成的或是人为创造的，它们一旦生成就不会再与我们的宇宙发生相互作用。
因此，这种“气泡宇宙”的种子必定是自我包容的，最后注定要发生崩溃而重新返回到自身，即成为一个黑洞。在霍金看来，黑洞就是大爆炸，这两者在某种意义上说是一回事。
当一个婴儿宇宙开始扩展时，它是朝着一系列方向扩展的，这些方向全都与母亲宇宙的每个维成直角。由自然量子涨落产生的婴儿宇宙也是如此，其扩展的情况完全是同样的。
由于所有的各组维的集合都是成直角的，因而各个不同的宇宙一旦．形成之后彼此之间永远不会发生相互作用。根据艾伦·古思和爱德华·法赫里的观点，一个宇宙是从另一个字宙中创造出来的，我们生活的宇宙是以前另一个宇宙的后代。按照他们的这种观点，正在膨胀着的时空“气泡”也可以在实验室里的“母亲宇宙”中人为地创造出来。这样一个推论倒是为科幻作家提供了根据，他们可以据此创造许多惊人的故事。而我们更关心的是婴儿宇宙究竟是怎样产生的。
按照这种理论，每个婴儿宇宙都有自己的真空，在这个真空中会发生另外的量子涨落，从而产生更多的婴儿宇宙。每个婴儿宇宙都有自己的一组维，它与另外一组维成直角。
为了更好地理解这个问题，我们可以把宇宙想像成为一个膨胀的气球。假如我们在这个膨胀的气球上掐出来一块，使其成为一个小的气泡，此气泡可以通过一个狭窄通道与整个气球相连。这就好像在整个宇宙中出现了一个“气泡宇宙”一样，它通过黑洞与整个宇宙相连。“气泡宇宙”可以膨胀得很大，而在总宇宙中的居民能看到的只是一个黑洞，这个黑洞实际上是通向其他宇宙的时空结构中的一个通道。这样一个过程可以无限地重复，从而产生出无限个气泡，每个气泡都以自身的力量形成一个宇宙。从量子宇宙学的角度来看，实际上允许存在着这种可能性，即不仅可以从无中创造出一个宇宙，而且可以创造出无限个宇宙。
