宇宙並非始於大爆炸，而是兩個宇宙不斷循環？

宇宙「熱點」可能是上一個宇宙存在的證據。

循環宇宙理論認為宇宙並非始於大爆炸，其只是一個循環的開始。圖：Mark Garlick / Science Photo Library/Getty Images

科學家們一致認為，宇宙的開端是138億年前。那時的萬物——所有物質、能量甚至太空本身——在大爆炸中湧現出來。但若要問在大爆炸開始那一刻之前的情況，卻無從推測。而來自牛津大學的物理學家卻不是大爆炸宇宙論支持者的一員，他支持的是循環宇宙論。

在一項新研究中，Penrose和兩位同事報告稱他們發現在可觀測宇宙的邊緣發現了奇異的能量點，標準宇宙學卻無法解釋這個特徵，但循環宇宙理論可以。然而，來自加州理工學院的物理學家Sean Carroll表示他始終對宇宙循環理論持懷疑態度。Penrose回應稱，太空本身就是他的證據。如果他是對的，那麼他們發現的這個宇宙的「熱點」便是我們這個宇宙開始新循環之前的上一個宇宙的遺迹。這將徹底改變我們對於宇宙起源的看法。

兩個宇宙的更迭

雖然好像有點離譜，但Penrose是認真的。根據這個循環模型，我們正處於一個宇宙的早期階段。在地球死後很久，它會繼續加速膨脹幾千億年，直至幾乎整個空間都是空的。那時處於主導地位的也不再是物質，而是能量和輻射。Penrose認為，「質量」作為物質的物理屬性將逐漸消失，只留下廣泛散射的粒子，宇宙不再具有可識別的結構。

而接下來才是真正令人困惑不解的部分。一旦質量和結構消失，比例尺也會消失。無限大和無限小的宇宙在物理上變得完全相同，並在新的大爆炸膨脹中重生。上一個宇宙的所有質量和能量擠成一團形成一個小空間，而新的宇宙則像是老宇宙的乾淨版本，創造出一套全新的星系。Penrose說：「假設你是宇航員，太空艙能讓你活一段時間，但在大規模的衰減開始之後，你和宇宙飛船都會開始解體，最後變成無質量的東西。」雖然人類和物體無法跨越兩個宇宙之間的更迭，但能量可以。而Penrose認為那正是他觀測到的東西。

上一個宇宙留下的「遺迹」

Penrose和來自紐約州立大學海事學院的物理學家Daniel An、華沙大學的Krzysztof A. Meissner一起，研究了一個前宇宙留下的能量袋的假設理論。科學家們認為，當新舊宇宙更替時，這個能量袋會被擠壓成一個集成能量點。Penrose稱其為「霍金點」，以此紀念理論物理學家Stephen Hawking。而根據循環宇宙理論，這些點作為宇宙微波背景中的亮點應當是可觀測的，即一團在宇宙大爆炸中創造出來的光輝。因此，當Penrose的團隊仔細審查他們觀測到的放射物的天文圖時，發現了「異常個點的有力證據」。對他來說，這便是上一個宇宙存在的證據。

普朗克宇宙輻射探測器捕獲的宇宙微波輻射的圖像。圖：ESA / Planck Collaboration

循環宇宙理論的批評者指出，微波背景充滿了隨機特徵。而且人眼特別容易被迷惑，從而識別出其實並不存在的圖案。因此這次，Daniel An根據傳統理論將真實宇宙與計算機的模擬宇宙進行比較。如果霍金點是真的，那就應當只出現在真實宇宙的數據中。如果只是某種幻象，那就應該也要出現在模擬數據中。最終在創建了8000個模擬宇宙之後，Penrose表示：「都沒有表現出霍金點效應。零！」

雖然有「證據」如此，但Penrose的觀點仍受到了普遍懷疑。來自哥倫比亞大學的物理學家Douglas Scott表示：「我也希望有證據能夠證明宇宙是永存的，但就目前的研究看來遠遠不夠。」而此前表示懷疑態度的Carroll表示，循環宇宙理論的確解釋了為什麼大爆炸是有序的，但是「它將一個高能宇宙與一個空虛寒冷的宇宙作為前後的存在匹配在一起，我實在不明白有什麼理由可能導致這樣的狀況。」雖然Penrose的觀點與主流理論發生了劇烈衝突，但他仍希望繼續尋找粒子能夠自發失去質量的跡象的證據。

蝌蚪五線譜編譯自nbcnews，譯者 狗格格，轉載須授權

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