@ 2017.10.18 , 23:36

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。
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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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