@ 2017.10.18 , 23:36
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等一下,宇宙在大爆炸之前是啥?

等一下,宇宙在大爆炸之前是啥?
credit:123RF

宇宙学家曾经认为宇宙是永恒的:既没有开端,也没有结尾。这听起来可能很费解,但如果使用思想实验去理解存在一个设定的起点意味着什么,以及何时会出现这样一个起点就要容易得多。因此,有很多物理学家提出了各式各样的宇宙学理论——而在这些理论当中,时间似乎变得没有那么重要了。这些概念的致幻感正如你在大学里看到的黑光海报一样。稍等一下……

多重宇宙之花

一些科学家执着地认定宇宙存在着一个起点的主要原因在于:有太多的证据表明宇宙应有一个起点。但有没有可能,我们的宇宙是在一个永恒的多重宇宙(就像有无数花朵绽放的土地)之中开凿出来的(一小块土地)呢?在这个模型中,每个宇宙都有一个大爆炸和自己的时间。在一个最流行的观点中,甚至可能每个宇宙都有自己的物理规律。无限可能性会产生无限结果:有人说这个理论解释了生命本身。

等一下,宇宙在大爆炸之前是啥?
多重宇宙之花。
credit:123RF

我们必须要非常幸运,才能在一次大爆炸中就创造出拥有生命(我们所知的生命)所需的完美条件的宇宙。但是如果新的宇宙一直在涌现,那么恰好有一个邻居宇宙与我们的宇宙很像就不足为奇了。在这座宇宙花园中,每个宇宙都在遵循各自的法则绽放或枯萎,但是环绕它们的多重宇宙却没有一个开端或结束。这是变化和永恒的优雅交汇,也是诸多宇宙学家仍在啜饮的花酿。

奇点之前?

有些大爆炸理论的变体版本要比初始版本更合理一些。在最简单的版本中,时间的起源是一个奇点,在那儿我们现在所看到的一切都被捣碎成了一个比原子还小的能量球——然后在此爆发出来,呵呵。但是奇点之前是什么呢?像史蒂芬·霍金这样的物理学家设法避开这个起点,并通过想象一个没有明确“爆炸”的宇宙来还原一种永恒。你可以把时钟退回到存在之初的边缘,但追问在那之前呢?就像在追问一个达到北极的人更北的地方是什么一样。时间,正如我们所定义的那样,随着宇宙的塌缩失去了它存在的意义。

对于一个奇点来说,它永远不会再缩小。但是没有人可以在物理学上证明这一点——至少目前没有。

稳定状态

大爆炸理论断言宇宙是从大爆炸中产生的,并且宇宙仍在向外膨胀。要丢弃大爆炸理论,就必须解释我们为什么可以看到远处射出的星系。1948年,天文学家赫尔曼·邦迪(Thomas Gold)和弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)解决了这个问题。他们将宇宙视为一场永远耀眼夺目的烟火秀——宇宙每时每刻、无处不在地喷发和创造出新的物质。在这个稳态模型中,宇宙看似在增长,但其实这种变化只是一种错觉,兄弟。

宇宙确实是在拉开间距,没错,但这并不是由一些单一的原始事件造成的。而是因为宇宙在不断地创造着新物质,这些新物质又会把旧物质推向远方。然而,在20世纪60年代发现的大爆炸中留下的微波辐射(宇宙微波背景辐射)冲击了这个观点——稳态理论无法解释清楚这个余辉。

碰撞

为什么大爆炸一定要有一个起点呢?保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)和他的合作者们提出:宇宙中无时无刻不在发生着爆炸——因为我们的宇宙处在五维世界中(哇哦),只是我们的心智不足以感知其存在。我们知道所有的时间和空间都坐落在一个四维世界的表面上,称为膜(brane)。有时候它会与另一个宇宙的膜发生碰撞,这一撞击就创造出了我们所知道的大爆炸的能量爆发——并且能量作为一种宇宙背景辐射仍然可以被检测到。当这些宇宙在五维世界中分离得越来越远的时候,我们的宇宙就膨胀了。碰撞和分离永远轮回在一场迷幻的舞蹈中。有很多宇宙学家认为我们永远都发现不了这个五维世界存在的证据,但是大爆炸不是真正的开始这一想法却不会终结。

本文译自 popsci,由译者 七弦​ 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 44+1

  1. 硕果1st
    @1 month ago
    3590283

    好久没有看到这么有深度有学术价值的字都认识系列了

    [69] XX [8] 回复 [1]
  2. 3590285

    大爆炸理论对这个问题的解释其实很简单:奇点是时空的开端,所以不存在“大爆炸之前”这种说法——时间就是从大爆炸开始的,在时间的起点不能再说“之前”了。

    [53] XX [5] 回复 [2]
  3. 3590286

    宇宙大爆炸前传 生活大爆炸

    [5] XX [21] 回复 [1]
  4. 咒之玄
    @1 month ago
    3590288

    三千世界

    [0] XX [10] 回复 [0]
  5. 咒之玄
    @1 month ago
    3590289

    三千大世界

  6. aficionado
    @1 month ago
    3590293

    世界这么奥妙 人死后真的灰飞烟灭什么都没留下来吗 我是不是该活着的时候囤点什么呀

  7. 脑子坏掉了
    @1 month ago
    3590300

    @aficionado:
    屯啥还不是给后人后虫后菌做贡献了?

  8. 脑子坏掉了
    @1 month ago
    3590304

    感觉膜理论还有什么弦论就是个纯粹的脑洞啊

    怎么证明又怎么证伪?

    这一刻我突然理解了什么叫做“理论太超前”……

    [15] XX [1] 回复 [0]
  9. 3590307

    瞎编。。如果时间能逆转,大爆炸便是大坍缩。黑洞的形成就是坍缩的恒星。如果这两个条件能结合,那我们看到的黑洞视界后面我猜就是一个新宇宙,只是时间在视界面后逆转了。进入视界的所有物质被还原成基本粒子,从时间的新起点逆转喷出。根本不存在奇点。中间如果加入时间空间的各种换算。那么结论就是我们就生存在一个黑洞里。

    [12] XX [18] 回复 [0]
  10. hhhhhhha
    @1 month ago
    3590311

    实际上,大爆炸理论是假设宇宙由一个高温高密度的状态膨胀到现在这样。至于高温高密度状态之前又是什么状态,最容易想到的答案就是之前是“高温高密度”的极端,也就是一个点,可能还有其他状态也能发展到相同的高温高密度状态,也可能没有其他答案。但是至少可以肯定一点,大爆炸理论还不会直接用到“之前是什么”,也就是说,还不会直接用到宇宙始于一个奇点这么非同一般的假设。

  11. 士大夫
    @1 month ago
    3590321

    可以类比一下,玩游戏创建角色之前这个角色是什么样的在哪里在干什么

    [24] XX [2] 回复 [1]
  12. 阿兰兰
    @1 month ago
    3590322

    如果古墓丽影里劳拉变得和人类一样聪明,并一直探索她所在的那个世界的起源,她能做到吗?

  13. 板蓝根银时
    @1 month ago
    3590372

    宇宙在大爆炸之前是个炮仗

    [25] XX [0] 回复 [0]
  14. roylez
    @1 month ago
    3590378

    知道了也没卵用系列

  15. 朱军
    @1 month ago
    3590427

    宇宙膨胀到一定阶段以后开始收缩,最后收缩成一个奇点,然后大爆炸-膨胀-收缩-奇点-大爆炸,如此循环。

  16. 3590443

    奇点的存在就证明了时间并不是从大爆炸开始的

  17. 今野绪雪
    @1 month ago
    3590446

    我早就说了,可是没人理我。宇宙可以想象成一台个人电脑,开机相当于大家所说的“大爆炸”我们是其中的软件。“滴”一声之后,物理层面先被唤醒运行,然后软件层面再开始。我们追溯到最早,也只能理解到电脑这个存在,而无法理解电脑之外的时空。我们可能有很多电脑,而且如果我们这台电脑一直没启动的话,可以认为我们从来没有开始过,也就没有了对于我们这些软件所说的“时间”也就没有了我们意义上的“空间。”

    [7] XX [10] 回复 [0]
  18. 3590469

    不是有一种理论,说宇宙中各个星系也好、天体也好,逃逸的速度如果小于一个值,会在引力作用下慢慢地减速,减速到0之后就会互相吸引,最后又变成一个点,回到大爆炸之前的状态,然后卯足了劲儿又炸一次……当然,如果逃逸速度够大,最后就不会吸回去,而是永远互相远离,直到热寂……那时候宇宙就死了。相比之下,我还是喜欢那个不断膨胀、收缩、膨胀、收缩的过程。

  19. JamesismRtype
    @1 month ago
    3590482

    那么继续往前推,永恒的多重宇宙又是咋产生的……

  20. 没想到吧
    @1 month ago
    3590506

    瞎几把扯,宇宙是从大爆炸中产生的,又说宇宙中无时无刻不在发生着爆炸,我想宇宙根本就不是大爆炸产生的

  21. messiaaah
    @1 month ago
    3590541

    每个字都懂系列,包括评论_(:з」∠)_

  22. dddman
    @1 month ago
    3590561

    伪科学甚嚣尘上!

  23. 脑子坏掉了
    @1 month ago
    3590578

    @roylez:
    原始人看着你手里的手机也会觉得没卵用的

  24. 3590604

    能理解为一大堆科学家天天找道,一本道,道生一,一生二。就是在办公室刷朋友圈拿钱。
    生活大爆炸的物理科学已经死了

  25. 3590605

    那张图可以无缝拼接!

  26. 小千
    @1 month ago
    3590609

    @士大夫: 在创建游戏角色之前,规则早就被定好了,那么规则又是谁定的呢,爱因斯坦说过一句话原文忘了,大概是说这个世界的种种规律能被我们观测和推算出来,这件事本身就很不可思议。

  27. 3590641

    一花一世界,一叶一菩提,说不定我们现在能观测到的宇宙,其实只是更高一级的宏观宇宙中的一个原子的内部结构而已。反之,我们无法观测到的最小的结构里面,或许也存在着无数个宇宙呢,西斯空寂

  28. 天来
    @1 month ago
    3590648

    不要把随便看来的东西说的头头是道好么?未知就是未知。

  29. 色狼
    @1 month ago
    3590654

    说点高深的,我们对宇宙的理解来源于,我们自己建立的概念及在概念之上的逻辑,我们有起始,终结,时间距离维度等概念,可宇宙万一不他娘的按着这些概念和逻辑走呢,那还解释个锤子。

  30. 瞳酱prpr
    @1 month ago
    3590661

    昨天在weibo看刘DA♂RK的视频发现自己还是倾向哥本哈根学派的观点(装个逼) 我觉得这同样可以解释整个宇宙 现在的宇宙是一个波函数的一个坍缩而已 或者说这种膨胀运动本身就是波函数坍缩的一种结果 也就是我们所处的宇宙的种种现象可以当成是”被观测到的一次现象” 时间本身并没有意义 对于无论多长的一段时间t0而言 总存在一个更长跨度的时间T使得t0/T接近无穷小
    如果说所谓的奇点存在 那它也一定是波函数被观测后第一时间出现的东西 既然科学的精神要求我们在做出求证观测前不对对象做出任何没有根据的断言 那薛定谔的猫在被观测前你确实不能断言它是生还是死 知之为知之 不知为不知 观测和猜测毕竟不是一回事 经验主义也不行
    相比多重宇宙 还是这种发散坍缩的重复更让我觉得牛逼.
    “我到底是什么?”
    你是祭祀品。
    “为什么人可以安定地生活?”
    因为波函数可以坍缩。
    “折磨我的是什么?”
    是无法抗拒的命运。
    “为什么人不能舍弃希望?”
    因为波函数可以发散。
    “你是谁?”
    我是手儿奈。

  31. 兔兔
    @1 month ago
    3590772

    好像又是一个没看懂,来评论区更懵的系列

  32. v森特羊
    @1 month ago
    3590780

    @色狼:
    观察到某一现象→提出理论猜测→作更多的观测来证明猜测,这种不断的循环推动了科学的发展。如果没人敢开脑洞大胆提出理论假设,那现在科技在哪个水平还真不好说。
    我也认为时间,维度这些既有的概念可能离真理差了十万八千里,但是在观测猜测再观测的循环过程中所有的概念,理论都是可以被刷新的,从地心说到日心说,从牛顿力学到广义相对论等等不就是这么一路演变过来的。顺便穿插一下,爱因斯坦是因为光电效应获得的诺奖,评委会还特意备注了此次获奖和相对论无关。然而最近引力波的多次观测验证则是再一次证实了爱因斯坦当初的理论猜测。

  33. 777(持久强势)
    @1 month ago
    3590784

    乱说,这个世界不过是人类为了瞒骗自己而制作的幻影而已。

  34. 3590792

    在南极点还能再往南走吗

  35. Deidad_de_Luz
    @1 month ago
    3590801

    @瞳酱prpr: 现在居然还有人信观察者效应?

  36. dogisacat
    @1 month ago
    3590808

    @天来: 连未知也不敢猜想,当什么人。神学家至少也在坚持宇宙是神所创造。

  37. 犇犇c
    @1 month ago
    3590867

    学佛教吧,这要参透了,就是圣人了

  38. 海王波三吨
    @1 month ago
    3590889

    这个问题跟“等一下,我老公呢”同样让费解

  39. 潘无道
    @1 month ago
    3591145

    zhttty的无限世界什么时候更新

  40. 煎蛋定理
    @1 month ago
    3591302

    发现大家的回复都好厉害,个个都是科学家,我超喜欢这里的!

  41. 铁王座
    @1 month ago
    3591316

    是什么爆炸,又是什么引起爆炸

  42. 铁王座
    @1 month ago
    3591317

    难道爆炸之前什么都没有吗

  43. 铁王座
    @1 month ago
    3591319

    难道爆炸之前宇宙是一片虚无的吗

  44. lymanQ
    @1 month ago
    3591907

    我们其实生活在一个巨大的气缸内罢了。大爆炸之前是压缩冲程,等这个做功冲程结束后,又该排气冲程了:p:

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