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本书的第三章是一个重头戏，因为这一章的名字与整本书的名字是一致的。霍金很多次引用了费曼的理论，费曼提出了一个“路径积分”的思想。在这本书里这是一个非常重要的思想。我们知道海森堡提出了矩阵力学，薛定谔提出了波动力学，这两者在数学上是等价的，这两个学说成为了现代量子理论的基础。但是费曼提出了另外一种方法，与前两者也是等价的，那就是路径积分的思想。
一个粒子从a点走到b点，它是怎么过去的呢？按照牛顿的理论，必定是走了一条直线。我们可以用威尔逊云室来检测这个粒子的轨迹，直线是空间中两点间最短的路线。假如我们做双缝干涉实验，我们让粒子一个一个通过双缝，仍然会出现干涉条纹。那么就说明，每个粒子都在自己与自己发生干涉，实际上是同时通过了两条狭缝，这又是怎么回事儿呢？在牛顿力学看来，这都是不可能的事情。但是双缝干涉可以用费曼的路径积分思想去解释，这个粒子实际上是走过了空间中所有可能的路径。所有的路径以某种方式叠加以后，得到了最终的结果，那就是屏幕上的干涉条纹。
霍金从这费曼的路径积分思想得到了一个启发。这个粒子从a点到b点的行为，实际上所有可能的路径都有贡献，每条路径实际上都是一段历史，最终的轨迹是由无数的历史叠加形成的。联想到整个宇宙层面，宇宙的历史也是多重的，所有这些历史都符合一个分布函数。霍金1983年和哈特尔写了一篇论文，题目叫作《宇宙的波函数》，实际上就是基于多历史的量子宇宙学。所以霍金非常强调多历史。其实通俗地讲，这个理论实际上就是（广义相对论+多历史量子宇宙+无边界假设），这样就形成了一个比较完备的理论。这个理论既可以解释宇宙为什么这样演化，又可以解释宇宙为什么是这个样子。这里面的关键问题是，初始条件和边界条件分别是什么。
我们要预测一块石头抛出去以后落在哪里，仅仅知道万有引力定律是不够的，还要知道你是如何把这块石头抛出去的，石头被抛出去的时候速度几何，角度多大。实际上就是石头运动的边界条件。不同的边界条件就会导致不同的结果。霍金和哈特尔假设我们的宇宙是一个高维的超球面，为什么必须取一个超球面呢，为什么不能是双曲面或者是平面呢？就是因为双曲面和平面会遇到边界条件的问题啊。只有超球面是没有边界的。所以霍金和哈特尔就在这个问题上根本上避免了边界条件。
霍金一直强调有多重历史，也就是存在各种各样的宇宙，每个宇宙的参数各不相同。我们这个宇宙有很多物理常数，比如说普朗克常数、万有引力常数、精细结构常数等。假如常数数值稍有改变，我们的宇宙就不可能是现在这个样子，正所谓差之毫厘，谬以千里。那么为什么这些常数恰好是这个数值呢？为什么我们能够感觉到三个展开的空间维度，而其他的维度全都卷曲在一起呢？会不会存在二维宇宙呢？这是完全有可能的。假如真的存在二维的宇宙。那么这个宇宙中的生物会遇到很大麻烦。在二维的宇宙中，生物也不可能两头贯通。假如它们的身体有一根贯通的消化道，那么它们的身体就已经分裂成两半了。这个其实是霍金开的一个玩笑，以此来说明在二维的宇宙中不太可能存在生物。那么，会不会存在四个平坦维度的宇宙呢？那又会遇到别的麻烦。两个物体在靠近的时候，万有引力就会增加得特别快。这也就意味着，行星不可能围绕着它的太阳存在稳定的轨道，要么就掉到太阳上，要么就被扔出去。可想而知，这样的环境下就更难诞生生物了，更别说我们。
不过，即便是在我们这样一个三维宇宙中，智慧生物的诞生也是无数个物理学常数配合的天衣无缝的产物。任何一个物理学常数数值搭配稍有差池的话，就根本不会诞生人类了。那为什么这些常数不偏不倚，刚刚好是我们现在宇宙的这个样子呢？在宇宙学界，有一个专门回答这个问题的术语，就是宇宙人择原理。人择原理初听上去会有点诡辩的味道，因为那些稀奇古怪的宇宙中没有诞生智慧生物，也就不可能有谁去问出这些问题，我们只能看见这个恰好能诞生我们的宇宙。所以很多人并不喜欢人择原理，因为他们认为这等于什么都没说。问你为什么这样，你回答就是这样。你能用人择原理对未来进行一个判断吗？不可能。但是，这种理解其实是对人择原理的一种误解，人择原理的精髓在于必定存在多宇宙，如果存在无穷多的宇宙，那么碰上一个各种数字都配合得天衣无缝的宇宙也不罕见，其中一个宇宙恰好诞生了我们也就是稀松平常的事了，这就好像中彩票的人会觉得不可思议，怎么就能万里挑一挑中了自己，可是在彩票发行人看来，有一个人中彩是必然事件。因此，从这个角度来说，人择原理实际上就是预言了多宇宙的必然性。
真正烧脑也不在于人择原理，而是在上次我们讲过的那个高维的超球面。假如宇宙在虚时间之中是一个完美的球面。那我们感觉到的时间，就会是以暴胀的方式永远膨胀的一个宇宙。这里又引入了一个新概念叫作“暴胀”。什么叫作暴胀呢？就是宇宙以几何级数的速度疯狂地膨胀。假如我们的宇宙真的是一个高维的完美的超球面，那我们的宇宙就会一直以几何级数的翻倍方式急速膨胀下去，什么都不会产生。所有的物质也就根本不会落到一起形成星系和恒星，生命就更别想了。
还记得上次霍金是怎么描述那个高维的超球面的吗？虚时间轴就是经线，随着虚时间的增加，纬线圈在不断地变大，看起来就像是我们的整个宇宙在膨胀。霍金真正关心的是那些在南极部分稍微扁平一点儿的，不标准的超球面。假如超球面是这种形状的，那么我们在宇宙大爆炸初期会有一个非常快的急速膨胀的暴胀期。然后就慢下来了，膨胀变得比较温和。为什么霍金会对这样的模型比较关注呢？因为这样的模型与观测证据是相符合的。
现在越来越多的证据表明，我们的宇宙在大爆炸开始的一瞬间，曾经经历过极速的暴胀。证据就来自于微波背景辐射。在大爆炸初期，温度高得吓人，完全不可能生成任何的物质。随着时间变长，宇宙逐渐膨胀，温度开始下降。大约到38万年，宇宙就不再是电离状态了，电子和原子核组合成了中性的原子。只有在这种环境下，光子才能痛痛快快地跑。如果是高温等离子体状态，光子就像穿过拥挤的人群，根本是没有办法跑起来的。太阳核心的光子跑到太阳表面要经历17万年的时间，可是从太阳的表面跑到地球却只要8分半钟的时间。宇宙早期只会比太阳核心更糟糕。只有等到了38万年左右，宇宙不再是高温等离子体了，光才能痛痛快快地开始穿行。我们现在看到的微波背景辐射，就是那个时候跑出来的光子。随着宇宙的膨胀，光子的波长被不断地拉长，到现在已经处于微波波段。巧不巧就被两个无线电工程师在1964年用巨大的牛角形天线给接收到了，于是这两个一头雾水的工程师就获得了诺贝尔物理学奖。其他若干苦巴巴在寻找这个信号的物理学家们却空忙了一场。
正因为这些光子可以说是整个宇宙发出的第一缕光，所以它们也携带了宇宙早期的信息。折算成黑体温度大约是2.7K。科学家们发现了一件非常奇怪的事情，那就是温度太一致了，上看下看左看右看，温度都是一模一样的。解决这个问题的理论就是著名的暴胀理论。但是我这里要特别说明一下，《果壳中的宇宙》这本书在第三章没有把暴胀给说清楚，如果不辅助一些其他材料，很容易产生误解。实际上我在看到布莱恩·格林的《隐藏的现实》这本书之前，也一直误解了暴胀理论。