我們的宇宙誕生之前有什麼?這個問題本身比現代宇宙學要早至少1600年。公元前四世紀有位神學家聖奧古斯丁對神創造宇宙之前存在的問題進行了爭論。他的結論是,聖經中的「起初」一詞暗示著上帝以前沒有做過任何事。此外,奧古斯丁認為,世界不是在某個時候由上帝創造的,而是那個時間和宇宙是同時創造的。
愛因斯坦揭開宇宙的面紗,後人紛紛跟進
到了20世紀初期,愛因斯坦的廣義相對論得出了非常相似的結論。只要考慮質量對時間的影響。行星的巨大質量會扭曲時間,與地球上的人造衛星相比,地球上的人類運行時間要慢一點。站立在高樓中的人的時間甚至比獨自站立在田野中的人的時間還要慢。只不過差異很小,無法被我們察覺。
根據愛因斯坦的理論,比利時宇宙學家喬治·勒梅特於1927年發表了一篇論文,這篇論文提出宇宙起初是一個叫奇點的無限小的點(不過密度無限大),而大爆炸則導致了它的膨脹成為了我們認知中的宇宙。這個理論後來被霍金和羅傑斯完善成大爆炸理論。「大爆炸之前有什麼?」這個問題是有理論錯誤的,宇宙的所有物質以及空間、時間都是在大爆炸之後才出現的。奇點時期沒有時間概念何來「之前」之說?
不過為了方便敘述我還是用「之前」這個詞來說明,那現在問題的答案明確了嗎?所以大爆炸之前宇宙是一個奇點?並沒有這麼簡單,愛因斯坦死後的幾十年中,量子物理學的出現和許多新理論復活了有關大爆炸前宇宙的問題,勒梅特的理論只是其中之一。
我們的宇宙是從一堆大泡沫中誕生的一個小泡沫?
有這麼一個觀點,我們的宇宙只是一個新誕生的宇宙,在我們之前存在更多的古老宇宙,它們或消亡或與我們共存。這個觀點對應的是宇宙膨脹理論,如果將宇宙比做泡沫的話那我們的宇宙是從上一個宇宙泡沫中冒出來的。
最初科學家們認為宇宙是在大爆炸之後膨脹的,宇宙形成初期膨脹速度很快,這樣的話宇宙背景圖上的溫度、能量密度波動應該是均勻的。可是當科學家根據觀測數據畫出背景圖後,發現它的不均勻的!圖中的密度分布很像泡沫,於是就誕生了「泡沫」假說。這個理論認為宇宙初期就像泡沫,它們能膨脹成為如今宇宙,這麼說多元宇宙是可能存在的並在不斷孕育新的宇宙。
不過泡沫膨脹是要向內輸入氣體的,使我們這個宇宙膨脹的「氣體」從何而來?對於這個問題的解釋為「白洞輸出」,我們都知道黑洞是能吸收很多物質的,但這些物質去哪了?有人認為是被壓縮到自己內部壓縮到最小的奇點級別就成了下一次宇宙大爆炸;還有人認為黑洞是連著白洞的,黑洞將我們這個宇宙的物質吸入,通過白洞輸出到下個宇宙使其膨脹(黑白洞充當宇宙之間的排氣/充氣閥)。而我們這個宇宙也有白洞的存在,不斷地將上一個宇宙的物質輸入以維持自身膨脹。
所以一些科學家提出,我們的宇宙可能誕生於一個黑洞內,而我們自己的宇宙中的每個黑洞也可能各自包含獨立的宇宙。但是還有很多問題沒有答案,比如說泡沫外的「空氣」和泡沫內的有區別嗎?泡沫破裂會發生什麼?等等。
無論宇宙是以各種形式誕生,宇宙之前有什麼都是一個懸而未決的問題,也許我們宇宙之外有另一套物理教科書,他們的科學正與我們背道而馳。