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宇宙大爆炸?其實是大凝結!

一種新觀點認為,宇宙大爆炸不是一切的開始,而是一個轉變的時刻。

大爆炸的神秘面紗

人們常常把宇宙大爆炸與美國天文學家愛德文·哈勃聯繫起來,但它的起源可以追溯到比利時神父、天文學家喬治·勒梅特。20世紀20年代末,勒梅特曾觀察到宇宙在膨脹,他推測宇宙在很久之前是一個「原始原子」,它逐漸膨脹,最終變為我們今天看到的一切。

這個「原始原子」是什麼?它從哪裡來?霍金曾說過,問大爆炸之前發生了什麼就像問北極的北部是什麼。他認為,既然時間本身就在那一時刻被創造出來,再問之前發生了什麼就毫無意義了。這並沒有阻止其他物理學家試圖回答這樣的問題。勒梅特自己就曾提出過「鳳凰宇宙理論」,認為宇宙像鳳凰一樣,能涅槃重生。他認為,宇宙的膨脹會放緩,然後逆轉,最終坍縮成一個新的原始原子,然後再一次發生大爆炸,宇宙又一次重生。

本世紀初,一些物理學家還提出了所謂的「火宇宙理論」,認為我們所在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。大爆炸是這個高維宇宙的兩個部分發生碰撞產生的,碰撞後形成了我們所在的三維空間。

其他一些提議更加瘋狂,比如一種根據暴脹理論給出的推測。暴脹指的是宇宙早期急速膨脹的過程,它由能量隨機波動引起,但這種波動隨時隨地都可能發生。這不僅意味著我們宇宙的某個地方會在某一天突然暴脹為一個新的宇宙,而且還表明我們的宇宙可能是從某個古老的宇宙中暴脹出來的。

無論是鳳凰宇宙理論、火宇宙理論,還是暴脹理論,它們都試圖揭開大爆炸的神秘面紗。然而,它們都無法準確地描述大爆炸的關鍵時刻究竟發生了什麼。

大爆炸那一時刻

大爆炸源自我們最好的引力理論——廣義相對論。廣義相對論認為,恆星和行星能扭曲自己周圍的時空,這種扭曲產生了引力。我們從天文觀測中知道,時空在膨脹,根據廣義相對論,這意味時空在過去某個時刻必須是一個體積無窮小的、密度無窮大的點,被稱為奇點。但當時空變得越來越小時,量子力學相關的效應必須考慮進去。然而,廣義相對論與量子力學理論很難融合,這給研究大爆炸那一時刻帶來了極大的困難。

在過去的幾十年里,物理學家一直在嘗試把這兩個理論融合成一種量子引力理論,並取得了許多進展。例如,一種途徑是把時空看成非連續的,認為它是由一個個「時空原子」構成的。

另一些物理學家一直在嘗試繞開這個困難,去研究大爆炸那一時刻,他們首先想到的是水。

如果時空是流體

想像一下把一桶水澆在你的頭上。水是由許多受到量子力學支配的分子構成的,但是你不需要知道細節就知道你的頭髮會被淋濕。你甚至可以用流體力學精確地計算出水是如何流動的,而流體力學早在量子理論提出之前就存在了。如果流體力學允許我們精確地描述流體,而不去糾纏分子的細節,那麼也許有一種辦法能精確地描述時空,而不需要知道涉及到「時空原子」的細節。

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