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宇宙大爆炸之前发生了什么?

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发表于 2019-11-30 22:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
宇宙大爆炸之前发生了什么?[color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]App:博科园 天文物理 [color=rgba(0, 0, 0, 0.298)]2 days ago

宇宙大爆炸之前存在什么?是否需要存在什么才能发生爆炸?

在思考这个问题之前,我们首先考虑这个问题,宇宙大爆炸是什么?

大爆炸实际上不是爆炸——不是像烟花一样的金属碎片的爆炸,也不是任何材料的爆炸,而是空间本身的极速膨胀。起初,宇宙是无限小的。我们周围的一切——构成星系、恒星、行星,以及你我的一切——都被挤压在一起,形成所谓的奇点。在奇点上,所有已知的物理定律都失效了。

随着不断地膨胀,宇宙也慢慢冷却下来,在大约宇宙诞生后的38万年,形成了今天所谓的“宇宙微波背景”。

                               
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大爆炸遗留下来的辐射告诉了我们关于宇宙是如何开始的信息。图片:NASA/ WMAP Science Team

所以,如果是大爆炸导致了宇宙微波背景的产生,那么是什么导致了大爆炸的发生?

时间之前的时间是什么?

这个问题抓住了物理学中的一个重要观点——因果关系。在我们所观察的世界里,所有的结果都必然有一个原因。比如说,一棵树倒下了,那么,也许是一场猛烈的暴风雨把树吹倒了,也许是一个伐木工人砍倒了这棵树,但无论如何,事情的发生必然有一个原因。

然而,如果我们缩小进入到原子的量子世界(所有东西的微小的组成部分),会出现一些非常不同的事情。在量子世界里,一些事情可以在没有任何原因的情况下发生。(详见扩展阅读[1])

很久以前,在遥远的过去,我们的整个宇宙是微观的,就像一个原子。由于微观世界中的某些结果不需要起因,因此,大爆炸很可能根本就没有起因

事情还可能更奇怪。有可能在大爆炸之前,时间根本就不存在。因此,询问大爆炸“以前”发生了什么可能没有任何意义。这就好比是问“地球的哪一部分在北极以北?” 北极是地球最北端的点,所以北极以北没有任何地方。

但是,如果大爆炸之前存在一些东西呢?

开端的开端

一些科学家认为,我们的宇宙是另一个宇宙死亡并向自身坍缩的循环结果,这被称为“大反弹”(Big Bounce)。在反弹之前,这个坍塌的宇宙会回归到一个奇点,导致大爆炸,并开始一个全新的宇宙。

                               
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宇宙会不断地循环吗?图片:Claus Lunau

在这种情况下,引力不仅需要阻止宇宙的扩张,还需要把宇宙中的一切拉回到一个点。不幸的是,目前的观测表明,我们的宇宙不会遵循这一趋势,因为它比以往任何时候都膨胀得更快。

或者,我们的宇宙处于黑洞的另一端,在一个叫做白洞的地方。白洞是黑洞的假设的“对立面”,黑洞吞噬物质,而白洞向太空喷射物质。

又或者,我们的宇宙也许像是一个气泡,是从一个更大的宇宙中冒出来的!早些时候的宇宙微波背景显示,残留的辐射并非到处相同,而是在特定的区域聚集着涨落起伏。一些宇宙学家认为,我们的宇宙是宏大的多重宇宙中的众多宇宙中的一个。

事实上,我们并不确定是什么让大爆炸开始的。也许你就是回答这个问题的人。

博科园-科学科普|撰文:Jake Clark(南昆士兰大学)、Belinda Nicholson(南昆士兰大学)、Josh Calcino(昆士兰大学)/原理(principia1687)


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