烈火中誕生的宇宙

兩張「膜」直接碰撞，引發一場劇烈的爆炸，才生成了我們生活中的宇宙。

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五花八門的宇宙理論

有時候，人們對於未知的狂熱總是顯得有些過分，就像一個魔術，只有在它的秘密未被揭開之前，你才會看得津津有味，樂此不疲，有時候禁不住還自己想像一番，儼然一個老道世故的大師。而一旦它的玄機公之於眾，你也許就會覺得有些索然寡味了。

宇宙問題的玄妙，就如同一個大型魔術，不同的人，科學家和普通民眾對這個問題都十分好奇，自古以來就是如此。於是便有了許許多多的猜想，新觀念新構想層出不窮。但歷史上從來沒有哪個時期會像今天這樣，人們對於宇宙提出這麼多的奇談怪論，大爆炸、弦論、膜論、膨脹論、循環學說等等，花樣百出，不斷翻新。似乎每一次我們都像是要找到事實的真相，其實每一次都是猜想。

所以當火劫宇宙理論被提上科學論壇時，引起的爆炸性轟動就不足為怪了。

火劫宇宙理論的英語原文是：Ekpyrotic Universe，Ekpyrotic這個詞來源於希臘語，意思是大火，或者大火災的意思，在古希臘斯多葛宇宙理論里也引用了這個詞。根據斯多葛宇宙理論，宇宙是在一次突然爆發的大火中產生的。但這和我們今天所講的火劫理論有些不同。

火劫宇宙理論是由劍橋大學的尼爾?圖羅克、賓西法尼亞大學的伯特?圖羅特，以及普林斯頓大學的保羅?斯坦和賈斯廷?科睿共同構想提出的。火劫宇宙理論以量子理論為基礎，還依賴於未被證實的弦論和膜論。弦論、膜論同樣是一個全新的概念，它們認為宇宙可能有更多個空間維，或者叫膜，而不是我們平時所能感知的四個時空維。

「科學從來沒有讓人感覺如此之酷。你可以想像一下，一組平行的膜、一個高維的時空、一場巨大的火災，會帶來怎樣超炫的結果！」有科學家這樣評述這個理論。不過要了解這個理論以及它與大爆炸理論的淵源糾葛，那還得從大爆炸理論慢慢說來 。

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先說大爆炸

根據大爆炸理論，簡單地說，宇宙開始時就是個點，科學上也叫它為奇點。這個奇點後來爆炸了，四分五裂，宇宙這才形成了今天我們所看到的樣子。

大爆炸理論試圖為看上去是均勻的宇宙找到答案。不管你往天空什麼方向看，都能看到星系、星系群。為了解釋這一點，大爆炸理論的創建者們就構建了這個被認為是宇宙起始的點，在那裡所有的東西都集中在一起，然後突然向外以比光速還大的速度拋開，這就是為什麼不管朝天空那個方向看，宇宙都很均勻的原因。

而實際上，有科學家認為大爆炸理論所說的爆炸其實根本不是爆炸，爆炸這個詞用在這裡有點不恰當，但不巧的是，偏偏使用了這個詞。他們認為，大爆炸理論里所說的爆炸實際上只是空間的膨脹和延展，並不像想像中的那樣，物質從一個點被炸飛了出去。更恰當的說法應該是，所有的物質相互分開了，它們之間的距離被拉大了，但位置並沒有多大的改變。

一般意義上的爆炸情形應該是，所有的東西都在中心，然後突然被炸得四分五裂。但宇宙大爆炸理論所描述的情形則不是這樣，打個比方，就像一個大的橡皮墊，許多人坐在上面，這個橡皮墊被拉伸後，上面坐的人就相互離得越來越遠，沒有中心這類的說法。

如果我們把這個過程當成一個故事並接著往更早的時間追溯的話，剛開始的時候，橡皮墊會更小，人們相互離得更近。當他們坐得太近的時候，相互就擠在一起了。在那個時候，宇宙的密度和溫度幾乎是無限大的，這就是宇宙大爆炸理論里的那個溫度和密度都無限大的奇點的由來。

宇宙之所以發生大爆炸，唯一的解釋就是早期宇宙被一種不可思議的巨大能量充斥著。但這種巨大的能量是從哪裡來的，科學家們卻莫衷一是。

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再說火劫宇宙理論

火劫宇宙理論要做的就是修正宇宙膨脹最早期的那個故事。它認為宇宙剛開始的時候的密度和溫度並不是無限大的，它完全是另一種狀態，寒冷、空曠，而不是一個密度和溫度無限大的點。我們所知道的熾熱的膨脹來自於碰撞，是碰撞讓宇宙的密度和溫度變得無限大。接下來發生的事情就和大爆炸理論一樣了。只是開頭有所不同。

火劫宇宙理論認為，我們現在所感知的宇宙其實是一個有著更高維度的、極其宏大的宇宙的一小部分，其高維度是我們不能感知的。該理論來源於試圖對宏觀世界和微觀世界做最終統一解釋的超弦理論。超弦理論認為，空間並不是我們肉眼所見的三維，實際上有多達10個維度，正如一張晾在繩索上的二維床單是懸掛在一個三維世界裡一樣，所有時空連續都懸浮在具有更高維度的空間中。遵循這個床單比喻，可以形象地把我們生活的世界描述為一張漂游在十維大宇宙中的「膜」。兩張「膜」的直接碰撞便生成了我們生活的宇宙。宇宙137億年的歷史也只不過是高維宇宙無限時間中的一瞬間！

這個新理論設想：宇宙也許就是從又冷又空的地方開始的。從「膜」相撞這個概念出發，他們假定「膜」是平坦的，並且相互平行。量子理論和愛因斯坦狹義相對論告訴我們，這樣的「膜」內包含了巨大的能量和物質。因此，兩塊「膜」相撞，所釋放的能量之大足可以和通常所說的「大爆炸」相匹敵。

這就意味著，宇宙的大爆炸實際上是由於我們所處的三維宇宙膜和另一個三維宇宙膜相撞的結果。另一個宇宙膜可能就緊挨著我們，但它的存在方式卻使我們無從感知。在137億年前的某一刻，這兩個緊挨著的宇宙膜碰撞了，並且「粘」在了一起。這是一場巨大的火災，它們碰撞產生的溫度非常之高，碰撞產生的動能轉變成了夸克、電子和光子等，這些粒子都被局限在屬於我們的三維空間里運動。

另外，在碰撞發生前，隨著兩塊平坦的「膜」相互靠得越來越近，它們之間的力會使它們起皺，猶如平靜的湖面上泛起的一圈圈漣漪。結果，這兩塊「膜」並不是全部立即碰撞，而是隆起的部分先發生碰撞。這種不均勻的碰撞，進而導致不均勻的能量爆炸。碰撞產生的火球儘管各處密度一樣，但在隆起的部分會比較熱一點，而在低陷的地方則會涼一點。2001年7月發射升空的威爾金森宇宙微波背景輻射探測器精確繪製了這種溫度差異的分布圖。令人驚喜的是，這與新理論的計算結果完全吻合。

「膜」碰撞後，在各塊「膜」中會發生什麼呢？計算表明，這種碰撞在各塊膜中會產生巨大的宇宙規模的純能量火球，這種爆炸讓這兩塊「膜」再次分開。而後，隨著充滿於我們的「膜」中的那個火球開始冷卻，其中的能量經歷一個相變過程，就像水結成冰，這種相變釋放出一種力能使宇宙開始膨脹。火球中溫度較高的部分凝結成物質塊，最終演變成星系團，而較涼的部分則變成星系團中的虛空部分。

這樣的宇宙膜碰撞肯定不僅僅是一次，而是有很多次。也許，另一個三維宇宙膜就潛伏在我們附近，而我們仍然不可感知，在遙遠的未來，它將與我們的宇宙發生一次新的碰撞，觸發新的宇宙大爆炸，然後產生新的宇宙。如此的循環碰撞無休無止。

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新理論仍在爭論中

儘管你可能還持有懷疑態度，但這個全新火劫宇宙理論對人們已經接受了的甚至當作宇宙學基本常識的「大爆炸」理論，發起了猛烈衝擊，大有將它一舉擊碎之意。

人們用不同的心情對待這個新的理論。 有人認為它「有點不可思議，但完全有可能。」也有人用這樣幾個詞來描述它，「激動人心，模稜兩可，疑雲重重的，(是大爆炸理論)有力的競爭者」。還有人說，「這要是沒錯的話，那就太不可思議了。但當你想要解決一個不可思議的問題時，你就得有不可思議的想法。」 而它的創造者則說為，「我們不是攻擊大爆炸理論，我們只是呈現了另外的一種選擇。」

反對者認為，這個新理論不會取代大爆炸理論。50年來，大爆炸理論關於宇宙起源和進化的觀點已經深深紮根於宇宙學家們的大腦。大爆炸理論構造得如此成功，以至於任何理論想和它競爭都註定要失敗。

而且這個新理論充斥了太多複雜的數學模型和難懂的概念。要具體說明這到底是怎麼回事，就是科學家本身也承認要進行直觀的描述非常困難，就別說普通民眾了。

不過，作為大爆炸理論的一個潛在的修正，這個理論的確重要，也讓人興奮，至少我們為宇宙的起源提出了新的觀點。對於那些想知道宇宙外面到底有什麼東西的人們來說，這個理論也是個重要安慰。那麼，我們不妨先接受它，至少當你看著茫茫宇宙的時候，不會總是顯得那麼無助，至少你又多了一種思考的選擇。也許那個神秘的另一個宇宙膜就在我們身邊呢！

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