在大約137億年前,我們很難想象整個宇宙整個宇宙作為奇點。大爆炸理論是試圖解釋宇宙形成主要理論之一,宇宙中的所有物質——所有空間本身——都以小於亞原子粒子的形式存在。
一旦想到了這一點,就會出現一個更加困難的問題:在發生大爆炸之前存在什麼?
大爆炸前存在什麼?這個問題本身要比現代宇宙學至少早1600年。四世紀的神學家聖奧古斯丁(St. Augustine)對神創造宇宙之前存在的問題進行了辯論。他的結論是,聖經中的“起初”一詞暗示著上帝在宇宙形成前沒有任何作為。此外,奧古斯丁認為,世界不是在某個時候由上帝創造的,而是由時間和宇宙同時創造的。
20世紀初,愛因斯坦的廣義相對論得出了非常相似的結論。只要考慮質量對時間的影響。擁有大質量的行星會扭曲時間——地球上空的人造衛星上的時間,與地球地表上的人類執行時間相比要慢了一點,不過差異很小,無法察覺;即使是都站在地表上,站立在大石頭旁邊的人的時間甚至比獨自站立在田野中的人的時間還要慢。
根據愛因斯坦的理論,比利時宇宙學家喬治·勒梅特(Rev. GeorgesLemaître)於1927年發表了一篇論文,該論文提出宇宙起初是一個奇點,而宇宙大爆炸則導致了它的膨脹。
按照這種邏輯,本文的標題從根本上是有缺陷的,時間是因為原始奇點向其當前的大小和形狀膨脹而形成。
這就是答案嗎?相去甚遠。這是一個永遠也找不到答案的宇宙學難題。愛因斯坦去世後的幾十年裡,量子物理學的出現和許多新理論復活了有關大爆炸前宇宙的問題。
我們的宇宙是從上一個泡中冒出來的嗎?這是一個想法:如果我們的宇宙只是另一個古老的宇宙的子代宇宙,該怎麼解釋呢?一些天體物理學家推測,這個故事是用宇宙大爆炸微波背景(CMB)留下的宇宙大爆炸遺留下來的。
天文學家於1965年首次觀測到CMB,它很快為“大爆炸”理論帶來了問題——後來在1981年用膨脹理論解決了一段時間。這一理論要求宇宙在存在的最初瞬間極為迅速地膨脹。它還考慮了CMB中的溫度和密度波動,但要求這些波動應該是均勻的。
事實情況不是這樣的,最近的測繪工作實際上表明宇宙是不均勻的,某些區域的起伏大於其他區域。用加州理工學院研究員艾德里安·埃裡克切克(Adrienne Erickcek)的話說,一些宇宙學家認為這一觀察結果是我們的宇宙從母宇宙“冒泡”出來的支援證據。
在混亂的膨脹理論中,這個概念更加深入:膨脹泡不斷髮展,每個膨脹成為一個宇宙,並且每個膨脹都在不可估量的多元宇宙中誕生甚至更多的膨脹泡沫。
還有其他一些模型圍繞著大爆炸前奇點本身的形成。如果將黑洞視為宇宙垃圾壓實機,則它們是所有原始壓縮的主要候選者,因此從理論上講,我們正在膨脹的宇宙可能是從另一個宇宙中黑洞的白洞輸出來的。白洞是一個假想的物體,其作用與黑洞相反,它釋放出能量和物質,而不是將其吸入。科學家將其視為宇宙排氣門。還一些科學家認為,我們的宇宙是由某個黑洞誕生的,而我們所處宇宙中的任意一個黑洞也可能各自包含獨立的宇宙。
而另一些科學家認為,我們的宇宙不是從大爆炸開始的,而是從大反彈開始的。
大反彈很久以前,印度的中世紀宗教哲學家曾說,宇宙經歷了無窮無盡的創造與破壞迴圈,在此迴圈中,宇宙從無差別的質量演化為我們所看到的複雜現實,然後自我毀滅並重新開始。
一些當代科學家提出了與印度哲學家觀點相似的看法。他們認為,宇宙不是一個大爆炸,而是一個週期地膨脹和收縮,每次收縮到一定大小時就會反彈。在大反彈理論中,每個週期都將從一個小的、光滑的宇宙開始,而這個宇宙不會像奇點那樣小。隨著時間的流逝,它會逐漸膨脹,變得更加笨拙和扭曲。最終,它會達到一個臨界點,當它收縮到起始點大小時,開始崩潰並逐漸平滑。然後,迴圈將重新開始。
為了使“大反彈”(Big Bounce)想法起作用,它必須找到繞過英國物理學家羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)和史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)提出的奇點法則的方法,該法則表明收縮的宇宙將一直縮小到奇異性,垂死的恆星最終凝結形成一個黑洞。為此,大反彈模型依靠負能量抵消引力並逆轉坍塌的思想,以便使宇宙和時空一遍又一遍地分開。
這些收縮和膨脹的迴圈會重複發生,大約每萬億年一次。
自聖奧古斯丁以來,大反彈會背離西方文明對現實的看法,因為它會認識到,時間實際上存在於宇宙之前。
自聖奧古斯丁以來,大反彈將偏離西方文明對現實的看法,因為它會認識到我們所知道的宇宙之間確實存在著時間。
但是,無論是大爆炸還是大反彈,我們目前的宇宙之前存在什麼的問題,仍然是一個懸而未決的問題。也許什麼都沒有,也許是另一個不同意我們現在宇宙版本的宇宙。也許是宇宙的海洋,每個宇宙都有一套不同的規律來支配它的物理現實。