早期宇宙第一大劇本叫暴脹。暴脹宇宙學認為,宇宙早期加速膨脹。
吃瓜群眾:「牛頓說了,引力是吸引的,所以宇宙不能加速膨脹。」
可是啊,這個宇宙的神奇早就超越了正常人能想像的下限。當前宇宙加速膨脹已經在1998年被發現了,早期宇宙憑啥不能?看到現代宇宙學居然長這樣,愛因斯坦都得一臉懵文明用語。在早期宇宙言必稱牛頓,小心讓人當牛給燉了。
其實,如果宇宙的主要成分一直是本本分分的物質,不亂跑、不打滾,那麼牛頓引力還是可以勉勉強強描述宇宙演化的。可惜,宇宙中曾經充滿了亂跑的輻射(速度約光速的相對論性物質,壓強很大,牛頓引力不能描述過大的壓強)和打滾的場(比如電磁場就是一種場,這裡我們主要考慮更簡單的「標量」場,滾動的場可以造成負壓強)。這些貨,牛頓引力就hold不住了。特別是慢慢滾開著的場,破壞了引力要吸引的規章,引領早期宇宙加速膨脹,是為暴脹。目前我們還不知道暴脹期間宇宙的能量有多高。不過一般認為,暴脹期間宇宙的能量標度可達目前對撞機(比如大型強子對撞機)能量的10的10次方倍。暴脹末年,驅動暴脹的滾開場隕落,衰變成亂跑的輻射。從此大爆炸前傳收場,熱大爆炸開篇。
暴脹宇宙學,關鍵在於宇宙加速膨脹。現在的宇宙,就正在加速膨脹。圖片來源:Coldcreation
暴脹宇宙學獲得了巨大的成功和大多數物理學家的青睞。不過,除了暴脹,也有幾個其它候選劇本,在一定的設定下也能解釋目前的觀測。
比如弦氣宇宙學。大家注意發音,跟我念,弦~氣~宇宙學,不是嫌~棄~宇宙學。弦氣宇宙學認為,「天地有正氣,雜然賦流形」。要說正氣,粒子組成的普通氣體不夠正。咱考慮用弦組成的全息氣體。【啥叫粒子啥叫弦?參見嘎達湯對決麵條;啥叫全息?你頭腦裡想啥(空間體積中的信息),都從臉上看出來(全然體現於其邊界),這是一個看臉的世界。】弦組成的氣體,雜七雜八地束縛在時空流形上,拖累得宇宙只能緩慢膨脹。直到最終,束縛解開,宇宙大爆炸正劇開場。至於怎麼具體描述緩慢膨脹的弦氣,還需進一步研究。
比如火劫宇宙學。古人說「鳳凰身宇宙」,那宇宙能不能像鳳凰一樣涅槃一個?火劫認為,宇宙早期緩慢收縮,通過火劫,反彈成膨脹的宇宙。要問火劫宇宙有啥困難,看過修仙小說沒?困難就是渡劫。一旦沒渡好,把宇宙轟成渣了,還能不能接著好好膨脹,假裝歲月靜好?如何渡劫,是火劫進一步研究的關鍵。要是再有點追求,修仙小說的主角哪有隻渡一個劫的?丘處機說,「任循環宇宙,不管東西」。宇宙循環著渡劫,就成了循環宇宙分劇本。
宇宙早期有可能是另一個宇宙,緩慢收縮然後再反彈膨脹。圖片來源:pbs.org
再比如非奇異反彈宇宙學。和火劫不同,非奇異反彈在收縮的時候麻利點,不磨磨蹭蹭,然後反彈的時候溫柔點,不渡劫。這主意不錯。不過收縮的時候太麻利,把宇宙整的太不均勻不各向同性了咋辦?「不患寡而患不均」。要是宇宙不各向同性了,重新把宇宙熨平的麻煩可不是蓋的。
當然,就算不幸的劇本各有各的不幸,存在替代劇本總是件好事。人們評價好壞,都是相對而言。沒有墊背的,怎麼知道暴脹劇本好?所以說,就算思想再正統,別埋怨人家「異端塞宇宙,不能別渭涇」。再說,就算替代劇本目前還不那麼靠譜,但是萬一哪天實現了呢?