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宇宙起源于138億年前,那麼宇宙在誕生之前,到底是什麼樣子的?
2024/05/01

宇宙是大爆炸來的嗎?

關于宇宙起源,現在的主流觀點是大爆炸。有意思的是,「宇宙大爆炸」這個詞語,起初就是調侃而來的。

那還是在上世紀40年代,當科學家認識的宇宙邊界已超出銀河系,他們也開始思考宇宙究竟是一種什麼狀態,或者說我們現在看到的宇宙狀態,在其發生之前又是什麼樣子。

這就好比空地上長著一棵樹,從時間線上來看,這棵樹是從小樹苗一點點長大而來的,看到這棵樹的人,雖然不知道它緣何長在這里,但因為了解樹的生長過程,所以對樹的生命周期是能理解的。

如果這時候你變成了樹身上的一個微生物,你即便還保留著人的思維能力,但因為體型太小,根本不知道自己身在何方,更看不到這棵樹的全貌。

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試想一下,由于看不到樹的全貌, 即使你變成的這個微生物比愛因斯坦還聰明,你窮盡一切力量,依然無法看到樹的全貌,即使你逐漸理解到了自己身處一棵樹上,但對于樹的全貌和理解,你也只能靠猜。

對比之下,我們身處宇宙,其實就好比微生物身處樹上。由于我們置身其間,我們跳不出宇宙范圍之外,那麼對于宇宙的起源,就只能是猜測。

哪怕是最嚴肅的科學家,目前關于宇宙的起源,也都僅僅是學說,而非百分之百的定論。

也正因為如此,當年關于宇宙起源的一種學說出現后,很多科學家也是不屑一顧的。

從一團宇宙到一片宇宙

上世紀40年代,伽莫夫和別的物理學家,圍繞宇宙的起源提出了一種觀點—— 原初核合成理論。

這一名稱聽起來既拗口又抽象,其理論的要點是,宇宙最早是從一團,而后通過膨脹,將空間和時間伸展成為了一片。

對于這種膨脹的觀點,有的科學家并不認可,比如同樣是物理學家的霍伊爾。

有一回,霍伊爾接受BBC電台的采訪,在提到該理論的時候,他就調侃說宇宙的演變好像是一次大爆炸。

原本是一種諷刺性的說法,但從那以后,大爆炸的名稱,就取代了此前拗口的原初核合成。

宇宙大爆炸聽起來很新奇,但實際上跟我國古代的天地觀有著異曲同工之妙。

大爆炸之前,宇宙是一個奇點,你可以將其理解成是一團高致密性的物質,宇宙內所有的物質和能量,都包含在其中。

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這時候再看我國古人記錄的盤古開天辟地,直接說 天地混沌如雞子。雞子就是雞蛋,這個和大爆炸的理論一樣,都把宇宙的前身,描繪為一團和一個點。

神話傳說中,天地混沌孕育著盤古,待到天地開裂以后,高大的盤古化成為天地萬物間的所有物質。

大爆炸理論中,宇宙從致密的奇點開始膨脹,脹大以后的那些物質,開始構成了天體和星系。所以這個過程,又跟古人的想象不謀而合。

唯一的區別在于,古人理解的天地開辟時間和尺度,要比現在的宇宙尺度要小。

盤古的日長一丈,長了一萬八千歲。而在大爆炸理論中,宇宙是從138億年前膨脹開來的。盤古撐起來的天地,相距九萬里,如今人類認識到的宇宙邊界,直至數百億光年。

不過需要指出的是,我國古代的數字,有時候是一種虛指,代表了無窮大或者多。比如九,它的意思就可以理解為極大或者無窮多。

但不管這個界限范圍是多少,至少古人和現代科學家提出的觀點中,都提到了宇宙之前的樣子。

雞子、奇點、致密一團物質等等,這就是宇宙早先的狀態。依照大爆炸的理論,在開啟后的膨脹過程中,它蘊含的能量大到不可思議。

即便溫度冷卻以后,它的溫度依然高達1億攝氏度。在這種高溫的催化下,現代宇宙的一些初始物質和形態開始出現。

在這個過程中,基本粒子夸克出現,而后又繼續膨脹了1000倍。

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接著,夸克粒子開始被中子和質子束縛,宇宙又繼續膨脹了1000倍。

接著,質子和中子開始組合形成了原子核,這一切都是爆炸剛發生一分鐘內產生的。

接下來宇宙持續膨脹,其膨脹了30萬年后,原子才開始慢慢出現。而宇宙的空間,也只有現代尺度上的千分之一大小。

原子出現后便逐漸凝聚在一起,而后形成了大量的氣體云,氣體云又凝聚在一起,逐漸形成了太陽這樣的恒星。

而此時的宇宙還在繼續膨脹,當它的尺度達到現在20%規模大小的時候,恒星組合在一起,逐步形成了第一批星系。

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宇宙此刻膨脹的腳步依舊沒有停下來,它已經有無窮大了,仍舊沒有止步的意思。等尺度有現在一半大小時,因為恒星的作用形成了大量重元素,這些物質又漸漸構成了地球這樣的行星。

以上便是宇宙從奇點到爆炸,而后又持續膨脹的過程,這也是大爆炸理論的核心。

該理論出現至今有半個多世紀,從早期被人調侃,到現在成為宇宙起源學說中的主要假說。

雖然多年來的理論和觀測,證實了大爆炸的一些正確性,但同樣還有不少問題無法進行解釋。比如圍繞星系的形成,目前就沒有明確的答案。

而且,即使該理論在論證和研究上再合理,它依然不是百分之百的確切答案。正因為如此,宇宙的起源還有其他學說,而宇宙的起源之前,自然也就還有其他狀態。

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循環宇宙,開始就是結束

本世紀初,有科學家提出了一種全新的宇宙模型,新理論認為宇宙既沒有起點也沒有終點,而是在無盡的循環。

而且,這個循環的過程不會停止也不會結束,它將永遠的進行下去。這一新的理論,把大爆炸學說囊括了進去,并且認為大爆炸并非宇宙的起點,也不是宇宙的終點,僅僅是宇宙在不同階段間的過渡。

如果按照這一學說,宇宙就沒有初始前的狀態,或者說它初始前的狀態,就是宇宙不同階段的形態。該理論并非憑空出現,而是根據更早的弦論衍生出來。

2020年,獲得諾貝爾物理學獎的彭羅斯,也是循環宇宙的創立和支持者。

如果宇宙真的在進行著循環,即一個過程經歷過后,接下來還會循環到這個階段,那麼這就有點像是佛教中的輪回了。

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不同之處在于,佛教中的輪回,針對的只有生命,而循環宇宙理論,則是指宇宙內的一切都在進行循環。值得一提的是,早期的哲學家尼采,也曾提出過永恒輪回的宇宙觀。

既然宇宙在循環生成,狀態只是不同階段的形式,那麼它也就不存在起點和終點了。

不管這一理論是否正確,至少解答了人們內心一個困惑:未來的宇宙會走向何種狀態。

關于這一點,大爆炸理論并沒有給出確切的答案,或者說就連支持大爆炸的科學家也不知道。

回到宇宙起點的問題上來,其實不管是哪種理論,都沒有描繪出宇宙之前的狀態是什麼樣。

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只能做到這種程度

2019年的諾貝爾物理學獎,是詹姆斯·皮爾布斯和另外的科學家獲得的。他此前曾經說過, 以現在的大爆炸理論,建立相關的宇宙模型,也只能做到這種程度了。

換言之, 有很多問題現在就是無解的。就好比宇宙發生爆炸前是什麼樣子,這位科學家坦言,因為現有的天文觀測,只能看到當下的宇宙狀態,無法回溯到之前。

就像我國古代天地觀中經常提到的一個詞:混沌。人類現在的科技即便進步了,要想認識全部的宇宙還是無法做到。

或許就像上文提到的,因為我們像是身處樹上的微生物,所以我們看不到也認識不到宇宙的全部。

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即使通過研究意識到了一些東西,但這也像拼圖一樣,只拼出了極小的一部分,甚至有可能拼出來的還是錯的。

在這種情況下,從不同的角度去認識宇宙都是可以的,至少在理論上,現在提到的關于宇宙的一切,都沒辦法去進行證實。

結語

正因為如此,在循環宇宙理論的框架下,有人相信地球上的一切也在循環,即人生經歷過一切,會一次又一次的出現。

當然,這種看法就偏離物理研究了。從科學的層面看,人類也是基本粒子構成的,即便宇宙在循環,由于人類有生有死,且時間尺度比宇宙的尺度小太多,因此人類的循環應該不會是重復。

同樣,宇宙假設是循環,也應該是所有粒子的重新排列組合。基本粒子又無窮之多,怎麼在循環中組合全憑「心情」

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當然,科學家不會這麼認為,即使有科學家提出循環,他們也會去進行研究,試圖找到背后的理論和規律。

而從宗教和哲學的角度看,佛教中的輪回,生命的形式也是一種全新的排列組合。

假設宇宙的形態也是如此,那麼所有的粒子在一起,既沒有生也沒有死,既沒有起點也沒有終點,它通過不斷的組合構成各個天體,也通過不同的組合,構成了一個個你我。

未來,不知道過去了多少歲月后,這些基本粒子或許又重新組成了一個新的世界,從機率上來說,確實也存在另一個你我再次出現。

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又或許往前回溯的話,已經有過一個你我出現過了。只是過去和未來的你我,和現在的你我還是一回事嗎?

而且 從循環宇宙的另一個角度看,你我所處的現在,每時每刻,它既是宇宙的起點,也是宇宙的終點。就像一條循環的捷運線路,每一個站點是開始,也是終結。


參考資料:

《新科諾獎得主皮布爾斯解讀宇宙的起源與歸宿》 北京青年報 2019年10月21日
《揭開宇宙誕生的謎題》 光明日報 2018年11月8日

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