随着大爆燃的一声炸雷,宇宙诞生。大爆燃之前又发生了哪些呢?没有人晓得答案。一些化学学家提出了所谓的“循环模型”,觉得存在于更高维度空间的“膜”周期性对撞,产生与大爆燃有关的环境。还有的化学学家提出了“共形循环宇宙学”,觉得大爆燃重复发生。但这种理论基本上都逗留在推测层面。
大爆燃是一次独一无二的“创世风波”,发生在138亿年前
我们都据说过这样的理论,宇宙开始于大爆燃。关于宇宙和大爆燃,科学家提出了一系列疑惑。但若果大爆燃并不是起点呢?是否存在一个初期版本的宇宙,拥有自己的星体和星体?在我们生存的宇宙之前,是否存在一个有生命居住的宇宙?其实,本就存在无数个宇宙,不停开枝散叶什么是物理爆炸,从而创造出更多的宇宙。若果是这些情况,再去探究整个宇宙阵列怎样形成,是否还有意义?
在企图解答这种疑惑时,科学家遭受化学学定理的极限。现有的理论就能解释宇宙诞生后顿时——即大爆燃后不到一秒钟——到现今的演进。大爆燃之前又是哪些呢?这成为困惑宇宙学家的最大疑点之一。伦敦学院化学学家和宇宙学家蕾妮·霍洛泽克表示:“我出席了不少相关研讨会。会上我们就此问题会形成数小时的激烈争辩。”
大爆燃还是大回落?
对于才能观测到的事物,化学学家表现得更为自信。宇宙微波背景是望远镜才能观测到最古老的事物。它们是大爆燃的“回声”,可以利用射电望远镜进行测算和测绘。宇宙微波背景在大爆燃后38万年出现。我们并不晓得之前的宇宙模样。
霍洛泽克表示:“我只能对我还能见到的事物进行侦测。在宇宙微波背景出现前,宇宙一片浑浊。”天文学家的观测存在极限,但理论学家的想像并没有极限。作为世界上最伟大的理论化学学家之一,牛津学院的罗杰•彭罗斯提出了“共形循环宇宙学”,觉得大爆燃重复发生。他强调大爆炸可能只是一个“反弹”,即从一个更初期的倒塌宇宙到我们所在的膨胀宇宙的过渡。
借助欧洲航天局的普朗克卫星所获数据勾画的全天地图,展示了大爆燃后约38万年的微波背景幅射
2018年夏季,彭罗斯进一步推动他的理论,觉得前宇宙的证据可能存在于宇宙微波背景之中。通过仔细剖析射电望远镜的观测数据,我们才能发觉这种“泄密印记”。其他化学学家对此持怀疑心态。2010年彭罗斯提出类似观点时,她们同样投以怀疑的眼神。不列颠阿根廷学院化学学家道格拉斯·斯科特强调:“如果有人就能证明宇宙微波背景中的个别特殊模式就是宇宙经历一系列循环的证据,无疑是一项十分引人注目和令人激动的发觉。不幸的是,彭罗斯的论文并没有做到这一点。”
物理化学学家罗杰•彭罗斯提出了“共形循环宇宙学”,觉得大爆燃重复发生
彭罗斯并不是第一位提出大爆燃并非时间起点,或则觉得存在其它宇宙的科学家。2001年,耶鲁学院的保罗·斯泰恩哈特和圆周理论化学研究所的尼尔·图洛克提出了循环宇宙模型。这个模型由所谓的M-理论推论,前者是一种弦理论,觉得物质由微小的震动弦构成,而不是粒子。在循环宇宙模型中,我们的宇宙只是存在于一个高维空间的诸多宇宙中的一个。这个高维空间被称之为“超体”。
在斯泰恩哈特和图洛克论述的模型中,宇宙周期性对撞,每一次撞击就是一场新的大爆燃。标准大爆燃模型觉得只存在一个“创世时刻”,她们的模型以及彭罗斯的理论则觉得我们生存的一个被制造下来的宇宙,宇宙的再造将永远持续下去。
膨胀、多元宇宙和镜像宇宙
不仅斯泰恩哈特和图洛克,其他一些科学家也觉得我们生活在一个多元宇宙。几乎可以确定的是,在多元宇宙,大爆燃并非时间的起点。宇宙膨胀理论也提出类似观点。这项理论可溯源到上世纪80年代初,其核心观点被现今化学学家普遍接受。膨胀理论觉得宇宙在大爆燃后顿时大幅膨胀,最初的宇宙可能只有香蕉大小。
没有人晓得宇宙膨胀由何种诱因引起。一些化学学家——包括哈佛学院的安德烈·林德——认为不管何种诱因引起了膨胀,都不会只发生一次,因而蕴育出多元宇宙。假如“永恒膨胀”理论是正确的,宇宙会不断“发芽”,生长出新的宇宙,如同开水中的气泡一样。
不断膨胀的宇宙
2013年,加拿大化学学家朱利安·巴伯、新布伦瑞克学院的蒂姆·克斯罗斯基和圆周理论化学研究所的弗拉维欧·莫尔加迪提出了一项脑洞大开的理论。她们对简单的粒子集合进行了笔记本模拟,观察常年内它们在引力作用下的行为。(想像一下,宇宙只存在1000个弹球,除此之外再无其它,弹球之间彼此吸引。)
她们的笔记本模型论述的景色与我们观测到的膨胀宇宙类似,但她们描述的是一种镜像宇宙什么是物理爆炸,时间朝着相反的方向流动。两位科学家将分割线称之为“雅努斯点”。雅努斯是罗马神话中的双面神。巴伯在2016年接受《》采访时表示:“如果这个理论是正确的,大爆燃的另左侧存在另一个宇宙,时间流动的方向与我们相反。”
讨论“之前”没有意义?
与宇宙大回落或则多元宇宙理论相比,另一种可能性就没这么复杂,即大爆燃就是时间起点。若果是这些情况,也就不存在“大爆燃之前”这个问题。在1988年的畅销书《时间导论》中,史蒂芬•霍金提出了这些观点。霍金觉得讨论“大爆燃之前”就像在讨论“南极之南”。“在月球上,没有比南极点更南的点。大爆燃之前的状态很难想像,大爆燃之前似乎就没有时间存在。”
什么理论值得进一步研究?化学学家将继续争辩下去。将我们的宇宙解释为一个初期宇宙的产物似乎很吸引眼珠,但这个初期宇宙又是怎么形成?霍洛泽克说:“以宇宙大跌理论为例,宇宙是否会永远大跌?若果是的话,大跌又是怎么开始?”
数学学巨匠史蒂芬•霍金。霍金的研究对现代宇宙学形成巨大影响,他的身残志坚让全世界肃然起敬
大爆燃蕴育宇宙是一个可信的理论,但并没有解释“时间起点”之前的状态。鉴于此,科学家提出了一系列互相竞争的理论,但每一项理论都只逗留在猜想层面。霍洛泽克说:“我觉得有时侯我们应当坦率一点,不妨就说‘我会用毕生的努力探索这个问题的答案,但我真的不晓得能够找到答案’。”
博科园-科学科普|文:丹·法尔克
转自:徜徉宇宙/
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