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宇宙大爆炸是目前主流的理論,但對於一些物理學家來說,大爆炸並不是宇宙的開始。與之相反,宇宙在大爆炸之前就已經存在。今天的宇宙在不斷膨脹,但是在大爆炸之前卻在不斷收縮。這種被稱為“大反彈”的理論認為,大爆炸不是爆炸,而是一次大反彈。並且根據他們的理論,今天宇宙的膨脹在未來會發生收縮,隨後又會發生一次反彈。這種反彈可能是無限的,也因此使得1930年代提出的迴圈宇宙得以復興。

關於“大爆炸”和“大反彈”之間有許多爭論,其中的爭論主要圍繞暴漲宇宙模型的可行性。目前,暴漲理論是主流理論,它通過了很多實驗的驗證。儘管許多宇宙學家認為這個理論還不完整,但他們認為它是目前最好的模型。但是,支援“大反彈”理論的人認為,暴漲宇宙模型存在著根本性的缺陷。

暴漲宇宙模型

暴漲宇宙的描述是這樣的:在宇宙大爆炸不久,宇宙就發生了指數級的膨脹,比正常膨脹快得多。多虧了宇宙的暴漲,它創造了今天科學家所見到的平滑和平坦的宇宙。

我們無法直接觀測到宇宙的暴漲,但是我們可以透過一些間接證據來證明這一點。暴漲模型的預言之一就是宇宙微波背景輻射的漲落。宇宙微波背景輻射是大爆炸的餘暉,隨著宇宙的膨脹,這些光的波長已經被拉長到微波領域。美國宇航局和歐洲航天局的衛星對此進行了詳細的觀測,併發布了詳細的宇宙背景圖。

科學家從中發現,宇宙微波背景輻射總體上是均勻的,但是還存在著一些不均勻。換句話說,溫度的漲落有十萬分之一。這項發現證實了暴漲宇宙模型,2006年兩位科學家因此得到了諾貝爾物理學獎。

除此之外,這個模型還預測了宇宙的質量密度。這也是從宇宙微波背景中測得的,麻省理工學院的物理學家艾倫·古斯測量的質量密度準確度超過了百分之九十五,這完全符合暴漲模型的預測。

但是這些證據還不能說服所有人,可以平息異議的一項檢測是原始引力波,它是由早期宇宙中的重力場的波動引起的時空結構中的波動。但是,目前我們的技術水平還不足以檢測到它。

暴漲宇宙模型的缺陷

一些人批評說,暴漲模型要求的初始化條件太過苛刻,為了產生暴漲,宇宙必須是“正確的”。還有一個觀點認為,暴漲模型意味著存在著無數個宇宙。在1980年代初期,物理學家發現暴漲會永遠持續下去,僅在某些太空區域才停止。因為其擴張速度快於光速,因此它就形成了彼此封閉的區域,有效地成為具有各自物理定律的孤立宇宙。

儘管暴漲模型的支持者擁護這種多元宇宙,但有一些人則認為這是荒謬的。如果各個宇宙都有不同的物理學,那麼我們物理所預測的東西就將變得毫無意義。即使是暴漲模型的熱心支持者,也會同意這一理論是不完整的。例如,當已知的物理定律因所謂的奇點而破裂時,它並沒有說明大爆炸本身的時刻。

他們認為,一個反彈的宇宙可以產生我們今天看到的宇宙,但不會產生暴漲。宇宙不需要一段超級膨脹就可以達到我們今天所看到的平滑、平坦的狀態。弄清楚反彈時發生了什麼,這是一個很大的挑戰,因為在那一點上,物理定律就失效了。

不管最終結果如何,新的理論需要有證據的支援,而它也會最終產生新的見解。

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