宇宙诞生于 138 亿年前，在奇点大爆炸之前，宇宙是什么样子的？

138亿年前，一个体积无限小、密度无限大的"奇点"突然膨胀，时间、空间、物质在这一刻同时诞生。但如果追问一句：在这之前呢？宇宙是什么样子？这个问题听起来简单，却足以让物理学家们集体沉默。

一个"不该问"的问题

在大多数物理学家看来，"大爆炸之前是什么"这个问题本身可能就是错的。

原因在于，根据广义相对论的描述，时间和空间是大爆炸的产物，而不是它的容器。奇点不是在某个"空旷的虚无"中爆炸的，而是时空本身从奇点开始展开。

换句话说，"之前"这个词预设了时间的存在，但如果时间本身在那一刻才诞生，那"之前"就失去了意义。这就像问"北极点再往北是什么"，不是答案难找，而是问题本身不成立。

斯蒂芬·霍金曾用一个比喻来解释这件事：假设时间是地球表面的纬度，那么大爆炸就像南极点。你可以从任何地方往南走，最终都会到达南极点，但你不能问"南极点更南边是什么"，因为那个方向在那里终结了。

但这个答案显然不能让所有人满意。物理学家们自己也清楚，广义相对论在奇点处会失效，当密度和温度趋近无穷大时，方程会"炸掉"，给出无意义的结果。这说明我们的理论在那个极端条件下是不完整的。也许"之前"确实没有意义，但也许只是我们还没有找到正确的语言来描述它。

量子宇宙学的几种猜想

当经典物理学在奇点面前束手无策时，量子物理学试图接管这片领域。虽然我们还没有一套完整的"量子引力理论"，但物理学家们已经提出了几种大胆的猜想。

第一种可能是"无边界宇宙"。霍金和哈特尔在1983年提出了一个数学模型：如果把时间当作一种特殊的空间维度来处理，那么宇宙的起点就不是一个"边界"，而是像球面一样光滑地闭合。

这个模型的核心含义是，宇宙不需要一个"起始时刻"，它本身是自洽的、完备的，不需要任何"之前"来解释它的存在。这听起来有点像禅宗公案，但它确实能给出一些可检验的预测，比如宇宙微波背景辐射的某些统计特性。

第二种可能是"宇宙反弹"。圈量子引力理论认为，空间不是连续的，而是由极其微小的"量子单元"构成的，每个单元的尺度大约在10的负35次方米，这被称为普朗克长度。

在这种框架下，宇宙不可能被压缩到无限小，当密度达到普朗克密度（约每立方厘米10的94次方克）时，一种"量子斥力"会出现，阻止进一步坍缩。这意味着大爆炸可能不是宇宙的"开端"，而是一次"反弹"。

在我们这个宇宙之前，可能存在另一个坍缩的宇宙，它收缩到极限后反弹膨胀，成为我们现在看到的这个。如果这是真的，宇宙就像一颗永恒跳动的心脏，一次次收缩、一次次膨胀，没有起点也没有终点。

第三种可能是"永恒暴涨"。宇宙暴涨理论最初是为了解释大爆炸的一些"精细调节"问题而提出的，但它的某些版本暗示了一个更疯狂的图景：暴涨一旦开始就永远不会完全停止。

我们的宇宙只是暴涨场中的一个"气泡"，是一小块区域停止暴涨后形成的稳定区域。在更大的尺度上，暴涨仍在继续，不断产生新的"气泡宇宙"。在这种图景下，"大爆炸之前"不是虚无，而是一片更大的、永恒沸腾的量子泡沫，我们的宇宙只是其中一个偶然冒出来的泡泡。

虚无的物理学

即使抛开这些猜想，还有一个更根本的问题：什么是"无"？

我们日常理解的"虚无"是没有任何东西的状态。但量子力学告诉我们，真空并不是真正的"空"。根据不确定性原理，即使在没有任何粒子的空间中，能量也会在极短时间内随机涨落。虚拟粒子对会凭空产生又瞬间湮灭，这被称为量子真空涨落。

这个效应已经被实验证实：1948年预言的卡西米尔效应，两块靠得很近的金属板之间会产生一种微小的吸引力，就是真空涨落的直接证据。实验测量值与理论预测符合得相当好。

一些物理学家推测，宇宙本身可能就是从这种"量子真空"中涨落出来的。亚历山大·维连金在1982年提出了一个模型，声称宇宙可以"从无到有"地隧穿出来，就像量子隧穿效应允许粒子穿过经典力学认为不可逾越的势垒一样。

在这个框架下，"大爆炸之前"可能是一片不包含时间、空间和物质的量子真空态，而我们的宇宙只是从这种"绝对的无"中通过概率跳跃诞生的。

但这又引出了新的问题：如果宇宙诞生于量子涨落，那量子力学的规则是从哪来的？为什么不确定性原理是这样而不是那样？为什么会有"无"可供涨落？这些问题已经超出了物理学的边界，滑入了哲学甚至超出科学的领域。

我们能知道答案吗？

坦率地说，我们可能永远无法直接"观测"大爆炸之前发生了什么。宇宙微波背景辐射是我们能看到的最古老的光，它来自大爆炸后约38万年，那时宇宙才变得透明。在那之前的信息被"锁"在了一片不透明的等离子体中。至于大爆炸那一刻本身，更是在任何可能的观测之外。

但这并不意味着我们完全无能为力。如果"宇宙反弹"理论是对的，上一个宇宙的某些信息可能通过引力波或宇宙微波背景辐射中的细微特征传递过来。

2015年以来，LIGO和Virgo探测器已经证明了我们可以捕捉到引力波，未来的探测器可能会找到来自宇宙最早期的痕迹。欧洲航天局的LISA计划预计在2030年代发射，它将探测频率更低的引力波，也许能让我们更接近那个问题的答案。

但更有可能的是，这个问题最终会以我们意想不到的方式被"解决"。也许某个天才会发现，"大爆炸之前"这个问题的答案既不是"虚无"也不是"另一个宇宙"，而是某种我们目前的语言和数学都无法表达的东西。毕竟在一百年前，我们还无法想象时间可以弯曲、空间可以膨胀。

有些问题的价值，不在于它能不能被回答，而在于它迫使我们重新审视自己以为理解的东西。