揭開宇宙神秘的面紗，大爆炸之前的宇宙

大爆炸之前的宇宙

宇宙有始而無終,這是英國著名理論物理學家斯蒂芬霍金.霍金對宇宙的起源和歸宿問題提出的最新解釋。

目前普遍認可的宇宙誕生學說是「大爆炸」理論,該理論認為宇宙發端於距今約120億年之前的大爆炸,大爆炸形成了時間、空間和物質。但大爆炸之前宇宙的圖景如何,天文學家們至今莫衷一是。

霍金與其合作者—英國劍橋大學數學物理教授圖羅克最新提出的「開放暴漲」理論認為,宇宙最初的模樣像一粒豌豆,懸浮於一片沒有時間的真空,「豌豆」狀的宇宙存在的時間與「大爆炸」相隔一個極短瞬間。

該理論認為,「豌豆」狀的宇宙在「大爆炸」前的瞬間內經歷了被稱為「暴漲」的極其快速的膨脹過程。宇宙在「大爆炸」」後不到1秒的時間裡膨脹了大約10~30倍,大約和橘子一般大小,然後開始以較穩定的速率膨脹,直到現在,大約150億年,成為目前的樣子。另外,霍金和圖羅克還根據「開放暴漲』』理論推斷,宇宙最終將無限地膨脹下去,而不是像一些天文學家所認為的那樣,膨脹到一定程度後會在引力作用下收縮。

在這個過程中,物質「疙瘩」逐步形成了星系、恆星以及生命。這個模型暴漲期的時間長短是個關鍵。若稍短,物質則充分散開,原生宇宙就又重新坍縮為起點;若稍長,原生字宙的物質則過於分散,形不成星系和恆星,自然也就不會出現生命和人類。1987年,霍金進一步提出了「嬰兒宇宙」模型,兩個大宇宙通過個細「管子」連接起來,這個細管子被稱為「蟲洞」,大宇宙為母宇宙,可能存在著從母宇宙分岔出去的另一端是自由的蟲洞,這樣的管子被稱為子宇宙、嬰兒宇宙。就是說,除了我們生存的宇宙之外還可能存在著眾多的由蟲洞連接起來的其他宇宙。

1992年,薩莫林在前人基礎上提出了宇宙自然選擇學說。母字宙是空間閉合的,猶如一個黑洞,該黑洞在生存了一段時間後坍縮為個奇點,奇點又會反彈爆炸膨脹為新的下一代宇宙。

這個學說的要點是,子宇宙中的物理常數較之母宇宙的物理常數會有小的、或強或弱的隨機變異,新生的嬰兒宇宙在再次坍縮成起點前能膨脹到幾倍普克朗長度大小,隨機變異的物理常數有可能允許小小的暴漲,子宇宙可變得較大,當它足夠大時,可分隔為兩個或更多的不同區域,每個區域又坍縮為一個新的起點,新起點又觸發下代的子宇宙,如此時代相傳,有的小宇宙重又坍縮,有的具有某些基本常數值的宇宙能更有效地產生許多黑洞,從而較具有其他某些基本常數值的宇宙留下更多的後代,借用生物進化論的術語,它們是被「自然選擇」下來的,經「選擇」作用,產生出越來越多的黑洞,也就形成了更多的宇宙。

如果宇宙確是由以前的宇宙世代經過這種「自然選擇」而產生的話,那麼應該預期我們生存在其中的宇宙會具有所觀測到的樣子並具有目前測知的基本常數值。這個學說的另一要點是關於恆星的存在。在許多情況下,恆星是黑洞的前身。在氣體和塵埃雲中,恆星仍在形成。在碳塵埃微粒表面進行著的化學反應使氣體冷卻並促使氣雲坍縮。但碳塵埃粒子是從那裡來的呢?

斯莫林指出,碳元素是由核聚變反應產生的,這一情況只有在質子的質量稍大於中子的質量時才會發生,如果兩者質量之差比氦核的結合能大得多,則質子和中子不可能粘在一起形成氦核。沒有氦,聚變反應鏈在第一階段便終止了,根本形不成更重的元素,從而會使恆星少得多,自然也不會有多少黑洞。因此,在任何一個宇宙中,若其中質子與中子的質量相差較大,將只能產生很少的宇宙,也就沒有什麼「選擇」的餘地了。

霍金和圖羅克的新理論在科學界引起了不同的反應。「暴漲」理論權威之一、俄羅斯物理學家林德對霍金等的理論提出了批評。林德稱,宇宙自始至終存在,試圖發現一個起點和所謂的終點是沒有意義的。

而英國的一些著名天文學家則出言謹慎。他們指出,霍金的新理論完全是按照物理學定律純理論推算的結果,它是否揭示了宇宙的本質還有待於實際觀測的考驗。據悉,美國將發射一顆衛星來測量宇宙大爆炸遺留的微波輻射,這很可能為霍金的理論提供證據。

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