宇宙的前世：宇宙大爆炸之前发生了什么？

“很多科学家毕生的工作都在试图解答这个问题”

图解：宇宙进化-本图片描绘了宇宙进化始于大爆炸。红色箭头标明了时间流。图片来自美国国家航空和宇宙航行局

众所周知，宇宙起源于大爆炸 – 巨大的爆炸催发了宇宙的诞生。

但如果大爆炸不是起源呢？有没有自拥恒星和星系的宇宙更早起源的版本？也许是一个有着自己生物的宇宙，而那里的生命体也在思考着他们的宇宙诞生之前是怎样的？

或者也许有无数个宇宙，不停地孕育越来越多的宇宙？如果是这样，那么追问“宇宙是怎么形成的”这个问题还有意义吗？

为了回答这些问题，科学家们不得不面对物理定律的挑战。现有理论可以解释宇宙自大爆炸后几分之一秒的最初起源，然而大爆炸之前是什么一直是所有科学问题中最让人困惑的。

“我曾经参加过很多研讨会，在那里我们花费大量时间为此拼搏。” Renée Hloek，多伦多大学物理和宇宙学家说。

1.大爆炸还是大反弹？

物理学家在讨论他们能看到的事物时往往很自信。我们的望远镜能看到的最古老的东西是宇宙微波背景辐射，有点像大爆炸的“回声”。宇宙微波背景是一种能够用电波望远镜测量及定位的全景光，其产生于大爆炸38万年之后。在此之前，宇宙充满了物质，光无法自由发散，因此我们无法看到它的模样。

图解：婴儿期宇宙，图片来自美国国家航空和宇宙航行局

威尔金森微波各向异性探测器的太空任务是为研究宇宙微波背景辐射这一宇宙最古老的光而设计的。

Hloek教授说，“我只能探测到我所能看到的那么远。在宇宙微波背景辐射之前，宇宙是不为人知的。”

然而，即使宇航员的视觉受限，理论学家的思想确是无疆的。最伟大的理论物理学家之一，牛津大学的罗杰彭罗斯, 提出了多重宇宙进化的假说。他指出，大爆炸也许只是一个反弹 – 从一个更早坍塌的宇宙转化成为我们如今所在的仍在继续膨胀的宇宙。

图解：罗杰彭罗斯教授，其提出多重宇宙假说，图片来自David Levenson / Getty 图库

彭罗斯教授去年秋天将他的假说又向前推进一步，一语激起千层浪。他说证实这些早前宇宙的证据或许是存在的，可以通过仔细分析电波望远镜的数据从而以讲故事的方式揭示宇宙微波背景辐射上的印迹。

其他物理学家则以怀疑论（正如2010年当彭罗斯提出类似主张时他们的反应）进行反驳。英国哥伦比亚大学物理学家道格拉斯斯科特称：“很明显，如果有人能够拿出微波天空上某些特定的模式以佐证宇宙存在多重循环，那将是非常令人激动的事情。然而，他（彭罗斯）的论文太短，并未给予充分说明。”

彭罗斯并不是首位挑战大爆炸是时间最初起源的人，或许宇宙中还存在其他我们周遭所看不到的东西。在2001年，普林斯顿大学的保罗斯坦哈特和滑铁卢圆周物理理论研究所的尼尔图洛克，提出了一个“宇宙循环模型”。该模型是基于所谓物理M-理论，弦理论的一个版本。该理论认为，物质是振动的细小线体，而不是细小的微粒。在宇宙循环模型中，我们的宇宙只是众多同时存在宇宙中的一员，在更高维度领域中被称之为“量体”。（如果你无法想象三维以上物体是什么样子，不用担心，别人也做不到。）

在斯坦哈特和图洛克所描述的模型下，宇宙间定期互相碰撞，每次碰撞就像一次新的宇宙大爆炸。大爆炸通行模型描述了单次宇宙诞生，而他们的模型，正如彭罗斯假设那样，我们生活在一个永恒复制再复制的宇宙中。斯坦哈特是这么诠释的。

2.膨胀、多重宇宙及时间追溯

如果斯坦哈特和图洛克是正确的，则宇宙是以远超乎我们对目前宇宙的想象而对外扩张的。其他理论家称宇宙在太空中对外扩张是相似的，也就是说我们生活在一个多重宇宙中。在这个宇宙序列中，我们生活的宇宙只是更广阔宇宙的一小部分而已（然而斯坦哈特对此持否定意见）。不论是哪种情况，宇宙大爆炸几乎可以确切的说不是宇宙最初的起源。

宇宙“暴胀”理论也有类似说法。该理论可以回溯至二十世纪八十年代早期。其中心思想目前被物理学家所广泛接受，即宇宙在其最初几分之一秒极速暴胀，从比质子还小瞬间膨胀到一颗葡萄大小。

图解：艺术家对宇宙大爆炸的诠释，展现了宇宙早期及其扩张。图片来自美国国家航空和宇宙航行局

无人知晓是什么原因导致了宇宙暴胀。然而，包括斯坦福大学的安德烈林德在内的某些物理学家们，则相信无论是何种原因引发的，不可能只爆发一次而应该是多次，这就推导出多重宇宙。如果这种“永恒暴胀”理论是正确的，则宇宙将会像滚水中的气泡一样，持续产生新宇宙。

2013年，英国物理学家朱利安巴伯、新不伦瑞克大学的蒂姆·科斯洛夫斯基与周界研究所的弗拉维奥·摩卡提提出了一个同样颠覆性的理论。这三位科学家电脑模拟粒子收集，研究粒子在长时间内受重力影响将如何移动（绘制一个仅包含成千砾石且砾石间相互吸引的宇宙）。他们的电脑模型准确地阐明了如我们周遭所见类似不断扩张的宇宙。同时，模型也表明了当时间向相反方向流动时，镜像宇宙的产生（分割线被他们称为“Janus点”，以双面罗马神名字命名）。

“如果该理论正确，则在大爆炸的另一端存在另一个宇宙，其时间流与我们的正好相反。”巴伯在2016年在Quartz上说。

3.该问题的意义何在？

另一种可能性 – 也许与那些各种反弹宇宙或者多重宇宙相比更中庸的观点是 – 时间起源于宇宙大爆炸。因此根本就不存在“之前”这一说法。

史蒂芬·霍金，2018年去世。他在1988年最畅销书《时间简史》中辩论（并于去世前不久在与尼尔·德·格拉斯·泰森的视频采访中再次强调）过。霍金将某种东西存在于“大爆炸之前”的观点与“南极以南”的观点进行了对比。南极极点以南没有任何事物 – 地球表面在该点终结。很难想象，也许在大爆炸之前就是没有时间。

可以预计，物理学家们将继续讨论哪种观点值得更深入研究。关于我们宇宙是某个早前宇宙的产物的解释听起来有道理，然而是什么导致该宇宙的存在呢？

“如果你有一个反弹宇宙论，那么它将永恒反弹下去吗？如果是，那么反弹是如何开始的呢？” Hloek问到。这些假说尽管大胆，然而并不必然比霍金“你不能问问题”的言论更让人满意。

最终，宇宙有大爆炸这一可信的起源故事，然而并没有关于“时间之前”的令人信服的说法。我们有的只是自助餐式的相互矛盾且投机的理论。

“有时候我想我们应该诚实，” Hloek 说，“并且仅声明，这是我毕生试图回答的问题，但我并不知道答案。”

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. nbcnews-迷糊猫

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