宇宙大爆炸前是什麼?科學家給出三種假設,遺憾的是仍無法解釋!
在有人類之前, 恐龍行走在地球上。在有地球之前, 宇宙中只漂浮著一大團氣體和塵埃。在有宇宙之前又是什麼呢?。在這之前,為此科學家花費了大量的筆墨。我們不知道在大爆炸誕生宇宙之前發生了什麼, 但科學界最聰明的人有很多引人入勝的理論。
時間之前的時間:這些想法有時是很大的不同, 但他們幾乎都同意大爆炸至少發生了。大爆炸理論說, 我們的宇宙開始作為一個點的無限重力和密度稱為奇點。然後, 在萬億秒的時間內, 它向外爆炸, 以比光速快的速度翻倍和再翻倍, 這種現象物理學家稱之為宇宙膨脹。(通常情況下, 沒有什麼比光速更快的了。不過, 這是空間本身的擴展, 所以可以扭曲規則)。
所以大爆炸發生了, 一件事導致了另一件事, 現在你來了。但我們都對大爆炸之前所發生的一切都很關心。當初是什麼原因造成了這種奇點?要想解釋要有持久的力量, 就需要解決物理學家一直困惑的幾個問題。最大的那個是宇宙有驚人的低熵。例如, 冰塊的熵很低, 因為它裡面的水分子是有序排列的。
一旦冰融化, 這些分子就不會自發地將自己重新形成一個立方體。一切都朝著混亂的方向發展, 永遠不會相反。但如果是這樣的話, 宇宙應該是一個無組織亞原子粒子的均勻分布。原子是如何形成分子的?氣體和塵埃雲是如何形成恆星、行星和星系的?唯一的解釋是, 宇宙在誕生時的熵值甚至比今天還要低,但那是怎樣的形式存在呢?
以下是大爆炸前發生了什麼的幾個理論。
一是:一個早期的宇宙塌陷到我們自己開始的奇點中。這個被稱為 「大反彈」的想法最早是在20世紀60年代由普林斯頓大學的研究人員羅伯特·迪克和詹姆斯·皮爾斯提出的。一些支持這個想法的人說, 我們的宇宙是無限的, 經歷了一個永無休止的崩潰和膨脹循環 (這意味著我們只是在等待另一次崩潰)。反對者說, 熵的原理不允許宇宙崩潰成一個奇點, 並再次退出, 支持者承認, 它需要一些新的物理來理解。但是, 正如我們將看到的, 其他許多大爆炸前的理論也是如此。
二是:宇宙在冬眠, 直到有什麼東西使它開始運動。這個想法說, 大爆炸前的宇宙是一個小的, 平坦的, 高壓的空間, 是 「亞穩態」 或穩定的, 直到它找到一個更穩定的狀態, 一個紙牌的房子可能會變得堅實, 直到微風吹過。在某個時候, 這種 「微風」確實來了。它不再是亞穩態的, 膨脹到我們所知道的宇宙中。這個理論並沒有打破熵定律, 但也不能解釋熵與我們當前宇宙的問題。
三是:多元宇宙的例證,從來沒有奇點。相反, 宇宙中的所有能量都被束縛在空間的結構中。這個被稱為通脹假說的想法說, 這個所謂的 「膨脹場」的波動導致了一個領域的巨大能量膨脹, 這使得它以令人難以置信的速度擴張。這種指數式的增長將以原始引力波的形式留下證據,不是 LIGO 在2015年發現的大引力波, 而是其他項目 (包括 BIPE2 實驗) 在宇宙微波背景中留下微小印記的證據。
我們一直在尋找證據,但我們可能還沒有找到這一點的證據, 但大多數宇宙學家認為它做了最好的工作來解釋宇宙的低熵, 以及其他一些宇宙怪癖。我們只是多元宇宙中的一個宇宙。這一理論是宇宙膨脹假說的一個分支, 並表示導致通貨膨脹的因素也導致了一堆較小的、低熵的宇宙的產生。不幸的是, 所有這些宇宙都會彼此隔絕, 所以我們永遠無法探測到它們。這對一些科學家來說是不滿意的, 原因很明顯。
最終, 我們可能永遠無法確定宇宙是如何開始的。但宇宙學家也沒有抓住秸稈。為了進一步加深我們對前宙之前事物的理解, 我們正在做很多工作, 最強烈的假設將在這一過程中勝出。