大爆炸之前存在的是什么?

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发布时间:04-2110:20

什么在开始之前?XUANYU HAN / GETTY IMAGES

很难想象一个大约137亿年前的时间,当整个宇宙作为一个奇点存在时。根据宇宙大爆炸理论,竞争对手解释宇宙是如何形成的主要竞争者之一,宇宙中的所有物质 - 所有的空间本身 - 都以小于亚原子粒子的形式存在[来源:Wall ] 。

一旦你想到这一点,就会出现一个更加困难的问题:大爆炸发生之前存在的是什么?

这个问题本身早于现代宇宙学至少1600年。四世纪的神学家圣奥古斯丁与上帝创造宇宙之前存在的问题搏斗。他的结论是,圣经中的短语“一开始”暗示上帝以前没有做过什么。此外,奥古斯丁认为世界不是在某个时间由上帝创造的,但那个时代和宇宙是同时创造的[来源:维拉诺瓦大学 ]。

在20世纪初期,阿尔伯特·爱因斯坦用他的广义相对论得出了非常相似的结论。只考虑质量对时间的影响。行星巨大的质量可以扭曲时间 - 对于地球表面上的人而言,时间比在轨道上的卫星慢一点。差异太小而无法注意到,但是对于站在大石头旁边的人而言,时间甚至比单独站在田地里的人更慢。[来源:Redd ]。

根据爱因斯坦的工作,比利时宇宙学家乔治·勒马特牧师于1927年发表了一篇论文,提出宇宙起源于一个奇点,大爆炸导致它的扩张[来源:索特和泰森 ]。

遵循这一逻辑,本文的标题从根本上是有缺陷的,因为原始的奇点扩展到当前的大小和形状,时间才会出现。

案件结案?离得很远。这是一个不会死的宇宙学困境。在爱因斯坦去世后的几十年里,量子物理学的出现和一系列新理论重新提出了关于前大爆炸宇宙的问题。继续阅读以了解其中一些。

我们的宇宙是否已经脱离了以前的宇宙?

此图显示宇宙微波背景 - 大爆炸留下的辐射 - 由普朗克轨道天文台收集。ESA和普朗克协作

这是一个想法:如果我们的宇宙只是另一个更老的宇宙的后代怎么办?一些天体物理学家推测这个故事是用大爆炸留下的遗物辐射写成的:宇宙微波背景(CMB)。

天文学家在1965年首次观察到了CMB,并且它很快为大爆炸理论带来了问题 - 随后在1981年通过膨胀理论解决了一段时间的问题。这一理论要求宇宙在其存在的最初几个瞬间极度迅速地扩张。它还考虑了CMB中的温度和密度波动,但要求这些波动应该是均匀的。

事实并非如此。最近的绘图工作实际上表明宇宙是不平衡的,某些地区的波动比其他地区更多。一些宇宙学家认为这一观察是支持证据证明我们的宇宙从父母宇宙中“冒出来”,用加州理工学院研究员Adrienne Erickcek的话说[来源:Lintott ]

在混乱的通货膨胀理论中,这个概念更加深入:通胀泡沫的无止境的发展,每个泡沫都变成了一个宇宙,而且这些泡沫中的每一个都在一个不可估量的多元宇宙中产生更多的通货膨胀泡沫[来源:琼斯 ]。

还有其他模型围绕着前大爆炸奇点本身的形成。如果你认为黑洞是宇宙垃圾压实机,它们是所有原始压缩的主要候选者,所以我们膨胀的宇宙理论上可以是另一个宇宙中黑洞的白洞输出。甲白色孔是一个假想身体作用在黑洞的相反的方式,发出严重能量和物质,而不是在它吸吮。把它看成是一个宇宙排气阀。一些科学家提出我们的宇宙可能出生在一个黑洞内,而我们自己宇宙中的每个黑洞都可能包含不同的宇宙[来源:Choi ]。

但是一些科学家认为宇宙开始了,不是大爆炸,而是大爆炸。

大反弹

很久以前,印度的中世纪宗教哲学家教导说,宇宙经历了一个无休止的创造和毁灭循环,在这个循环中,它从一个无差别的质量发展到我们在我们周围看到的复杂现实,然后再破坏自己并重新开始[来源:戴维斯 ]。

一些当代科学家已经达成了一个惊人的相似之处。他们认为宇宙不是宇宙大爆炸,而是在一个循环中膨胀和收缩,每次缩小到一定大小时都会反弹。在大反弹理论中,每个周期都将从一个小而平滑的宇宙开始,这个宇宙不会像奇点一样微小。随着时间的推移,它会逐渐扩大,变得更加笨拙和扭曲。最终,它将达到一个点,它将开始崩溃并逐渐平滑,因为它缩小到起点的大小。然后,循环将重新开始[来源:Wolchover ]。

为了让Big Bounce想法发挥作用,它必须找到一种解决英国物理学家Roger Penrose和Stephen Hawking开发的奇点定理的方法,这种定理表明一个收缩的宇宙会以一种巨大的方式一直缩小到一个奇点。垂死的恒星最终凝结成一个黑洞。要做到这一点,Big Bounce模型依赖于负能量抵抗重力和扭转崩溃的想法,以便宇宙和时空一次又一次地分开[来源:Wolchover ]。

这些收缩和扩张的循环将重复,大约每万亿年[来源:泰勒 ]。

自从圣奥古斯丁以来,大反弹将偏离西方文明对现实的看法,因为它会认识到时间实际上存在于我们所知道的宇宙之前。

但无论是大爆炸还是大爆炸,我们现在宇宙之前存在的问题仍然是一个悬而未决的问题。也许没什么。也许是另一个宇宙或我们自己的不同版本。也许是一个宇宙的海洋,每个宇宙都有不同的法律规定其物理现实。

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