宇宙是如何起源的?古今中外的人们都十分关心这个问题。美国天文学家伽莫夫最早提出了大爆炸理论,认为宇宙是从密到稀、从热到冷、不断膨胀的过程,这个过程就好像产生了一次大爆炸。大爆炸理论是现代宇宙学中最著名、影响也最大的一种理论。
然而,这种理论从诞生之初就不断受到挑战。虽然该理论不断得到天文观测的支持,比如谱线红移、宇宙背景辐射等,但大爆炸宇宙论始终存在很多未解决的难题。
近日,宇宙大爆炸理论学派内部产生了严重的裂痕。先是今年5月33名世界顶级宇宙学家联名发表文章刊载在《科学美国人》上痛批宇宙大爆炸理论,并称该理论垄断了现有的研究资源。而艾伦古德、林德等曾经的大爆炸理论大咖如今也公开发表宣言和大爆炸理论决裂。
大爆炸理论存在的一个最大的问题就是宇宙在大爆炸之前是怎样存在的。对此,国际上最新兴的是宇宙起源的弹性理论。由于我们是在宇宙内部而不是宇宙外部进行观察,根据我们有限的经验,很容易认为它是在已有的空间中发生的爆炸。但这是不对的。从大爆炸那一刻起,空间才一下子出现,其密度与温度趋于无穷大,在此之后,随着空间的膨胀,宇宙不断冷却,变成今天的样子。
预言了“大爆炸”的广义相对论是物理学中的丰碑。但这个理论在引力方面并不完善,特别是在极端条件下,比如大爆炸。同时广义相对论无法与量子力学“和平共处”,要解释量子力学如何融入大爆炸模型,广义相对论表示做不到。
对此,最简单的答案是“反弹”。我们可以想像大爆炸之前,宇宙也是存在的,只不过它一直在收缩。当宇宙撞到一起时,并没有变成密度无限大的G点,而是发生“反弹”,转而进入膨胀的状态,演化为我们现在所知的世界。反弹理论更符合我们已知的物理定律,所以并不排除宇宙在过去发生反弹的可能。
此外,人们还提出了弦气宇宙学。弦组成的气体束缚在时空流形上,拖累得宇宙只能缓慢膨胀,直到最终束缚解开。还有火劫宇宙学,认为宇宙早期缓慢收缩,通过火劫,最终反弹成如今膨胀的宇宙。
宇宙浩瀚无边,宇宙学也无比深奥,各种理论都需要进一步研究。如果早早锁定某种理论未必是好事。
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