宇宙大爆炸前是什么?诺奖得主彭罗斯,我已经找到答案了!
宇宙之前是什么?对这个问题的普遍回答是,宇宙大爆炸创生了时间和空间,既然时间都是在宇宙大爆炸后才诞生的,我们当然无从知道宇宙大爆炸之前是什么。虽然这是一个因果律上无懈可击的回答,但我相信没有一个人满意这个答案,就像亚当斯笔下泛维度种族不满意宇宙第二强大的电脑深思花了750万年才计算出来,关于宇宙、生命及一切的答案是“42”一样。共形循环宇宙
现在好了,随着罗杰·彭罗斯获得2020年诺贝尔物理学奖,他的共形循环宇宙学又一次重见天日。按照这个学说,人们终于可以回答宇宙之前是什么了,彭罗斯这位89岁的迟暮老人也再次向人们推荐这个理论,并言之凿凿地预言,宇宙微波背景上发现的6个霍金点,就是这个学说最好的证明。宇宙必然起源于一个奇点,是彭罗斯和霍金在上世纪60年代一起证明的,这被称为奇点定理。之后宇宙大爆炸及暴胀理论逐渐占据科学界的主流,发展到今天已广为人们所知,几乎成为宇宙起源唯一的解释了。但大爆炸之前宇宙究竟是什么,却像那个答案“42”一样,让所有人都极其不爽,难道我们真的就没有权利去追究宇宙背着我们都干了些什么吗?彭罗斯不服气,他利用共形映射将宇宙的开始和结局联系起来,认为宇宙的终结就是另一次大爆炸的开始,我们的宇宙就在这种大爆炸-膨胀-大爆炸-膨胀中无限循环,从而回答了宇宙大爆炸之前是什么的问题:大爆炸之前,是另一个宇宙。什么是共形循环宇宙
我理解的彭罗斯的想法大概是这样的,宇宙不断膨胀,最终将导致宇宙中所有物质都变成稀释的能量,宇宙中只剩下无处不在的黑洞。当宇宙微波背景温度降到无限趋近于绝对零度时,这些黑洞的温度将在某一时刻高于宇宙微波背景温度,从而开始向宇宙微波背景释放霍金辐射,黑洞变得越来越小,最后黑洞蒸发完毕,宇宙中只剩下纯粹的能量。在这个过程中,大爆炸时宇宙处于低熵状态,随着宇宙膨胀演化,宇宙的熵越来越大,到物质全部转化成能量后,宇宙就达到了最高熵;黑洞蒸发开始从宇宙中移除熵,蒸发完毕后熵就被清零,这时候就开始了新一轮的宇宙大爆炸。彭罗斯利用共形变换,一方面将体积无限小,密度温度无限高的宇宙初始奇点状态,变换成密度温度体积都有限的时空,另一方面又将未来膨胀到无限大的宇宙时空,变换成尺度有限的时空,从而让两个宇宙的终点和起点可以平滑地连接起来,从而形成一串首尾相接的“宇宙串”,回答了我们因为时间中断而无法回答的宇宙之前是什么的问题。这一连串的宇宙大爆炸,就相当于纯能量(宇宙起点,上一个宇宙的终点)——能量和物质的混合态(宇宙膨胀状态,低熵-高熵-低熵)——纯能量(宇宙终点,下一个宇宙的起点)的循环,非常简洁,我感觉还是挺优美的。我很想找一个什么现象来形容这个无限大到无限小的变换,不过抠破脑皮也想不出来,或许只能用一个哲学点的概念来说了,极大就是极小,或者否极泰来什么的。如何检验共形循环宇宙
然而,不论理论多美妙,终究是需要实践来检验的,共形循环宇宙学理论的硬伤就是无法检验。彭罗斯在经过多年研究后,从宇宙微波背景中发现了至少6个霍金点,认为这些约有8个月亮直径大小,略高于周围温度的圆形斑点,就是上一个宇宙中的超大质量黑洞蒸发后留下的斑痕,是在宇宙的早期膨胀中形成的。不过很多科学家认为,很难将一个永恒的无限大的宇宙整合到下一个永恒的超级小宇宙中,而且该理论要求宇宙中所有粒子质量都要消失,变成纯粹的能量,实在太难以想象了。这在科幻小说中已经表现出来了,要是谁从上一个宇宙中偷偷偷走了一些物质,下一个宇宙岂不是就没有抓拿了?另有科学家指出,科学家们多年来一直在仔细检查宇宙微波背景,目前并未发现有什么特别的热点,所谓的霍金点并不存在。看来彭罗斯虽然获得了诺贝尔物理学奖,但共形循环宇宙论要让更多人信服,还有很长的路要走。即使这个问题解决了,我们还可以问下一个问题,这个共形循环宇宙当初又是怎么来的呢?近年来霍金辐射已经成为黑洞理论中的关键,越来越和宇宙的未来联系在一起,如果彭罗斯理论成立的话,霍金辐射就是关键中的关键了,霍金未能在有生之年获得诺贝尔奖,不能不说是一个巨大的遗憾。
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