大爆炸前的宇宙是怎么样的？大概三个方向的想法

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据说宇宙是从宇宙大爆炸开始的。但是当然，就算是有人看了大爆炸，也不会把那个情景拍成视频。所以有人也有，“大爆炸说是第一次，那么在大爆炸之前宇宙发生了什么吗？”这样的疑问浮现出来。

实际上，理论物理学家和宇宙学者们都在追求一样的问题，“在宇宙大爆炸前也发生了什么吗？”。但是，到目前为止，这个问题还没有答案。但是，可以根据各种数据和理论进行推测。

加利福尼亚工科大学的教授，在今年1月的美国天文学会上，Sean Carrroll先生就“大爆炸前的可能性”进行了解说。

但是，这些还是推测，不是确立的理论。Carroll说：“现在的我的想法既不是作为我们理解的物理法则而确立的，也不是用什么方法来验证的。”。以前，哥伦比亚大学的理论物理学家Peter Woit也这样说过。“关于物理学家的一般建议是，当他们说‘不知道发生了什么’的时候，他们真的真的不知道。他们真的是在黑暗中。”

首先，宇宙最奇妙的性质之一是其熵非常低。所谓熵，超粗略地说就是类似于“杂乱度”的东西，低的东西被整理得很干净。

哥伦比亚大学博士生Stfan Countryman如下说明。假设大爆炸是在什么都没有的地方装满沙子的炸弹爆炸的现象。如果是这样的话，爆炸后沙子四散，宇宙马上就形成了很多可以称之为砂之城的团体。我不知道为什么会变成那样。也许在大爆炸之后出现了熵更高、更杂乱的状态（或者说应该是那样）。但是实际上现在的宇宙有星系、银河、银河星团这样的天体，还有它们之间的空间，有着美丽的秩序。

熵或者无序状态随着时间的增加而增加。即使没有外力，沙城也会自行崩塌。尽管如此，现在宇宙的熵还是很低。也就是说，初期宇宙的熵还很低，但比现在更有秩序。

由此可以看出大爆炸前宇宙的存在方式。Carroll说：“很多人认为，初期的宇宙是简单光滑的，没有任何东西，只是有一个小小的波浪，这就是宇宙的开始。”。“但是，考虑到熵的话，就会发现有必要改变看法加上别的说明。”

除了熵以外，在考虑大爆炸之前，有很多事情应该考虑和现在的宇宙的吻合性。让我们来看看关于宇宙大爆炸前宇宙的想法和各自的视点吧。

一个想法是，现在某个熵低的宇宙，从那个前有的宇宙破坏的地方开始的。这个想法也被称为“大反弹”。在这个想法中，假设原本存在的宇宙在重力达到无限的特异点之前向内崩溃。这种想法在1960年代就已经存在了，1980年代到90年代初才开始被认真讨论。

而且这种现象不止一次，也有可能出现很多次。也就是说，宇宙就像手风琴一样，无数次地重复着膨胀和收缩。

但是，大反弹说有问题。在特异点爆炸这样的想法，与作为重力作用的法则的爱因斯坦的一般相对性理论相矛盾。即使在这个宇宙中，黑洞中也存在着特异点，但是物理法则无法说明其他宇宙崩溃达到了特异点就会爆炸的结构。要说明大波动，需要新的粒子和场来代替相对论的新理论。Carroll说：“在一般相对论中，没有什么表示‘宇宙达到了异常点就弹跳’的东西。”。

更大的问题是，如果宇宙反弹的话，那么熵需要随着时间的推移而减少。但是熵在之前确立的物理法则中，随着时间的推移一定会增大。

所以说，这并不是说宇宙从来没有反弹过，只是现在的理论不完整而已。至今为止的理论只覆盖了人类可以观测到的宇宙。

另一方面，也有人认为宇宙可能是物理学家Kurt Hinterbicheller所提倡的，缓慢进化的固定空间。这个想法可能是大爆炸前的宇宙处于亚安定状态，也就是说在意识到“处于更安定的状态”之前的暂时状态。

比如说，在山旁边的凹坑里，球好像在晃动。也就是说，因为一点冲击，球开始朝山谷滚去。在宇宙的情况下，悠然自得地冬眠，因为一点刺激就朝着宇宙大爆炸进发了。

但是，Carroll说，这个“冬眠宇宙”的说法也有问题。也就是说，在这个说法中，我们宇宙的开始是熵低，没有说明理由。

但是上述的Hinterbicheller好像没有把那个视为问题。“我们只是要求大爆炸前的说明，让我们知道我们现在所看到的状态为什么是这样的。这是我们最大的期望。”

但是Carrroll认为，还有其他理论可以解释低熵的宇宙。那是以下的多重宇宙论。

虽然有随机的小变动，但是在膨胀期间这些能量的上下波动非常大。因此，现在在宇宙中形成了大规模且低熵的银河和宇宙空间等构造。

膨胀理论是根据宇宙微波背景辐射（CMB）的观测而发展起来的。CMB是大爆炸开始后几十万年后，我们可以观测到的最古老、最远的光线。而且通货膨胀理论和CMB的观测结果完全一致。

也有人认为多元宇宙是膨胀的结果。那是一个巨大的膨胀汤，从那里小小的熵低的宇宙像泡沫一样飞出来。这些宇宙之间不能互相交流。

1980年代前半期，物理学家们发现膨胀将永远持续，只停留在宇宙的一部分。但是，这些间隙也持续着膨胀，比光更快地扩大了。因此，这些泡沫相互分离，拥有独自的物理法则，实际上变成了孤立的宇宙。

Caroll认为，这个多元宇宙模型是最合适的。但是他认为的多元宇宙和上面的有点不同，“是多元宇宙论的一个版本，不同的是当熵低的宇宙产生的时候，父母宇宙的熵变大也可以”。这个模型暗示的是，大爆炸前有一个巨大的膨胀空间，从那里诞生了我们的宇宙和其他的宇宙。其他的宇宙无法从我们这边检测到，而且它的开始可能在我们的宇宙之前或者之后。

不过，前面提到的Woit担心，虽然多元宇宙论作为大众科学很有吸引力，但是物理学家会就此停止根本性的提问。

“理论家们有着无数宇宙的想法。而且，（表示粒子的性质等）数字可以考虑每个宇宙都不同的模型。”Woit说。只是他认为，虽然“什么都有”，但是我们现在所在的宇宙是“偶然变成这样的”，所以不能放弃说明。

但是Carrroll对大爆炸前的研究持乐观态度。他一边叮嘱着“我们也不知道”，一边这样说道。“这些都是现在能认真接受的推测性想法，但还是有希望的。我认为如果继续下去的话，一定能真正理解。”

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