時鐘滴滴答答,太陽東昇西落,我們可以真真切切地感受到時間的流逝。廣闊的草原,蔚藍的天空,深邃的宇宙,我們可以真真切切地感受到空間的存在。如果現在有人說,在宇宙誕生之前不存在時間與空間,你會相信嗎?如果宇宙誕生之前不存在時間與空間,那麼這一切又從哪裏來?最爲關鍵的是,宇宙誕生之前的狀態是什麼?誰來盛放這海量的物質?

如果說之前是模糊宇宙學,那麼現在就一定是精確宇宙學了,不僅需要理論,也更需要實際觀測的支持。現代的宇宙學框架,主要由兩個學說來搭建,一個是大爆炸宇宙論,另一個是暴脹宇宙學說。

大爆炸宇宙論

說起大爆炸理論,肯定有人會說,這麼久的事情,誰能知道的,都是瞎猜。那麼到底是不是猜出來的呢?讓我們瞭解一下大爆炸宇宙論的前世今生。在20世紀上半葉,量子理論與廣義相對論問世,這兩個理論是現代物理學的基石,其中廣義相對論更是研究宇宙學的基石,這個廣義相對論構建了一個全新的宇宙,愛因斯坦認爲的宇宙應該是一個不變的宇宙穩定的宇宙,因此他絞盡腦汁不惜添加常數,讓計算出的宇宙變得穩定,可是得到的結果並不是這樣,英國的天文物理學家愛丁頓曾說,這樣的宇宙處在無限收縮與無限膨脹間的懸崖之上,也就是說稍有不慎,宇宙膨脹收縮就偏向一方了。

天文學家斯里弗首先觀測到譜線紅移現象,美國天文學家哈勃與他的助手在斯里弗的觀測基礎之上,又進行了大量的觀測與計算,他們發現譜線紅移並不是特別的現象,而是一個普遍存在的現象,他們發現的星系均具有譜線紅移,由此哈勃得出了一個結論,遙遠的星系都在遠離我們,而且距離越遠的星系遠離的速度越快。這個結論表明宇宙正在膨脹,愛因斯坦錯了。

由此一個很自然的推論,就展現在我們面前,那就是既然宇宙正在膨脹過程中,如果將時間回溯到很久很久以前,那麼宇宙的體積肯定非常小。20世紀40年代,伽莫夫等人提出了熱大爆炸宇宙學說,這就是大爆炸宇宙理論的雛形。我們的宇宙是在138億年以前,由一個奇點爆炸而來。

暴脹宇宙學說

雖然大爆炸宇宙論的誕生解決了很多問題,但是仍然有許多新的問題解決不了,比如平直性疑難問題、宇宙大尺度結構來源問題、超重粒子超出疑難問題等等,這些問題,大爆炸理論無法給出合理解釋。於是,上世紀80年代,暴脹理論問世,來解決這些疑難雜症。暴脹是宇宙在極早期經歷的一個極爲恐怖的擴張過程,在宇宙剛剛誕生的10^-30秒之內,宇宙急劇膨脹了10^26倍,體積膨脹了10^78倍,這些數據不是猜的,而是根據量子理論推導出來的,可以說,量子理論的誕生爲解釋極早期的宇宙狀態提供了很大幫助。

奇點

在暴脹理論還沒有出現之前,霍金與彭羅斯兩位物理學家根據大爆炸宇宙論推出來“奇點”這個詭異的東西,也就是說,如果我們將時間回溯,回溯到宇宙剛誕生的時刻,那將是一個無法被形容的點,也就是奇點。推論表明,處在奇點的那個狀態,諸如密度、溫度壓力這些物理量都處在無限高的狀態,這種狀態是物理學所無法理解的,故稱之爲奇點,奇點的無法解釋也是大爆炸宇宙論的遺憾。

當暴脹理論出現之後,暴脹解釋宇宙是經歷什麼而誕生的,該理論認爲,在宇宙誕生之前,隨處都有真真空衰變爲普通的真空,可以形象的比喻成沸騰的海洋,量子漲落隨機產生,猶如一個個“氣泡”,每一個“氣泡”製造了大爆炸,我們的宇宙大爆炸只是其一,能量轉變爲物質,這可以避免奇點的出現,但是也受到了很多物理學家的質疑,認爲該理論缺乏檢驗與經驗。

如何避免去解釋奇點,由此又出現了許多模型,比如“反彈宇宙模型”、“循環宇宙模型”等等,但是這些都還只是猜測,一個成熟的理論必須要有實際的觀測數據支撐它。

以現有的理論,還無法真正做到揭示宇宙之前的故事,現有的科學都建立在宇宙誕生之後的故事之上。時間與空間都是我們熟知的時間與空間,至於宇宙之前是怎樣的環境,是高溫高密度高壓的奇點,還是具有異常高能量的真空態且具有負壓力,這個就不得而知了,總之我們所熟知的時間與空間,在我們的宇宙誕生之前是不存在的。

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