宇宙溯源︱ 「大爆炸」之前發生了什麼？

「大爆炸」（Big Bang）通常被認為是一切的開始：大約138億年前，可觀測到的宇宙開始膨脹並形成。

但在「大爆炸」之前是什麼樣的?

-- 這是自然而然產生的疑問。對此，物理學家們有著不同尋常的解釋。

理解「大爆炸」

首先要理解的是，「大爆炸」到底是什麼？

「大爆炸」是一個時刻，而不是空間的一個點。因此，「大爆炸」時的宇宙可能是極微小或無限大的，因為無法回顧我們今天甚至看不到的東西。我們真正所知道的是，它非常非常密集而且很快就變得不那麼密集。

當然，在宇宙之外確實沒有任何東西，因為根據定義，宇宙就是一切。所以，在「大爆炸」時，一切都比現在更密集、更熱，但並不比今天多一個「外部」。

儘管很容易 -- 以神一樣的視點，想像自己能站在虛空中，在「大爆炸」之前觀察，但那是不可能的。因為，並非宇宙擴大到空間，而是空間本身擴大了。

無論在宇宙中哪裡，如果追溯回到138億年前，都會來到這個點，那裡極度熱，密集且快速膨脹。

沒有人確切地知道宇宙中發生了什麼，直到「大爆炸」一秒鐘後，宇宙冷卻下來，足以使質子和中子相撞並粘在一起。許多科學家確實認為宇宙在那第一秒內經歷了指數擴大過程，稱為膨脹（inflation）。

在爆炸之前

有可能在「大爆炸」之前，宇宙是一種超熱、超密物質的無限延伸，保持著穩定狀態，直到由於某種原因，「大爆炸」發生。

這個超密的宇宙可能是由量子力學控制的，量子力學是一種極小尺度的物理學，那麼，「大爆炸」就代表了古典物理學成為宇宙演化主要驅動力的那一刻。

對於 [史蒂芬-霍金]（Stephen Hawking）來說，這一刻至關重要：在大爆炸之前，事件是不可測量的，因此也無法定義。

[霍金] 稱之為無邊界假設：時間和空間是有限的，但它們沒有任何邊界，也沒有起點或終點，就像地球是有限的，但沒有邊界一樣。

既然「大爆炸」之前的事件沒有觀測結果，不妨把它們從理論中刪除，並說時間開始於「大爆炸」 -- 他在2018年國家地理節目&34;的一次採訪時如此說。

鏡像宇宙?

或許在大爆炸之前還有其他值得的深思的事情。一種觀點認為，「大爆炸」不是時間的開始，而是一個對稱的時刻。在這個觀點中，在「大爆炸」之前，存在另一個宇宙，與這個宇宙相同，只是熵朝著過去而不是朝著未來增加。

增加熵，或者說增加系統中的無序，本質上是時間之箭，所以在這個鏡像宇宙中，時間相反於現代宇宙中的時間，而我們的宇宙則是在過去。

該理論的支持者還認為，在這個鏡像宇宙中，宇宙的其他性質也會改變。例如，物理學家 David Sloan 在牛津大學科學博客中寫道，分子和離子的不對稱性將與它們在我們宇宙中的方向相反。

「大反彈」（&34; ）？

一個相關的理論認為，「大爆炸」並不是萬物的開始，而是宇宙從收縮期向膨脹期轉變的一個時刻。

這種「大反彈」的觀點表明，隨著宇宙膨脹、收縮和再次膨脹，可能會有無限次「大爆炸」。

這些想法的問題在於，沒有解釋膨脹的宇宙為什麼或如何收縮並回到低熵狀態。

母宇宙，子宇宙 -- 平行宇宙？

在2004年，物理學家們提出，也許我們所知道的宇宙是一個母體宇宙的後代，從母體宇宙中一小部分時空被撕扯出來。

這就像一個放射性的原子核在衰變，當一個原子核衰變時，它會噴出一個α或β粒子。母體宇宙也可以發生類似情況，只不過它噴出的是小宇宙，也許是無限的。

正是「量子漲落」使它發生，這些小宇宙實際上是「平行宇宙」，彼此之間沒有相互作用或影響。

繼續探索...

如果這一切聽起來相當令人迷惑，那是因為科學家們甚至還沒有辦法回望大爆炸的那一刻，更何況在它之前發生的事情了。

不過，還有探索的空間。

2015年探測到來自強大星系碰撞的引力波，開啟了一種可能性，即這些引力波可被用來解答在那至關重要的第一秒，宇宙膨脹的根本奧秘...

編譯：E聞天下