宇宙始於大爆炸還是大反彈?

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【大紀元2020年09月17日訊】(大紀元記者笛睿編譯報導)大爆炸理論是現在最多科學家認可的解釋宇宙如何誕生的理論,可是近年來其它幾種理論逐漸在得到更多科學家的支持,比如「大反彈」理論就是其中之一。

大爆炸過程

大爆炸理論描述的過程是,大約在138億年前,一個很小、高溫、高密度的小點,在只有百億分之一秒的時間裡,體積一下子擴張到百億倍以上,宇宙誕生了。理論上把這稱為「暴脹」(inflation)階段。

緊接著,宇宙擴張的速度突然減緩,只剩下第一階段的幾分之一,並且開始降溫。理論上把這稱為「優雅退場」(the graceful exit)階段。這個階段大約持續38萬年的時間,這期間宇宙密度大得連光線都無法穿透,充滿了高溫等離子體。

再接著,當溫度降到一定程度,第一個氫原子誕生了。這時宇宙迅速變得清亮起來,射線開始向各個方向發射。宇宙開始向今天看到的這個結構演化。

最終,宇宙不斷的膨脹使得裡面的物質分離得非常遠,逐一地消失,最後變成一鍋由互相獨立的光子均勻組成的「冷湯」。

奇特的CMB數據

宇宙微波背景(CMB)數據自從1965年首次觀測到以來,是任何一個宇宙模型都要解釋的基礎數據。它是科學家探測到的來自遙遠早期宇宙的微弱的輻射。科學家認為它就是來自宇宙剛清亮起來、開始產生射線的那個階段。

奇特的地方在於,科學家發現不論來自宇宙哪個方向,即使是完全相反的、在138億年的歷史過程中的任何時刻都不可能有過任何接觸的天空區域,所發出的CMB數據顯示的溫度都是一樣的。

支持大爆炸理論的科學家認為,大爆炸的「暴脹」階段就能對此作出解釋。他們認為,在那個難以想像的高速膨脹過程中,我們可觀測到的宇宙範圍,是從一個極小的各向均勻的區域發展而來,因此探測到的CMB是一致的。而在其它區域,情況有可能不同,但是那些區域在可探測範圍以外。

儘管很多科學家,哪怕是支持大爆炸理論的科學家,都承認這些解釋比較勉強,但由於沒有更合適的理論,也就暫時滿足於大爆炸理論。

大爆炸理論存在的問題

即使是這樣,這個理論至少還有幾個比較顯著的缺陷。

一是拿不出確切的機制觸發「暴脹」階段,也無法解釋為什麼會出現突然減速的「優雅退場」階段。一些科學家拿出一些解釋為這個理論「打補丁」,稱那種狀態下有一種粒子組成一個「暴脹場」(inflation field),這個場觸發了暴脹,之後衰變為我們今天所見的各種粒子。

打了「補丁」後還有問題。按照這個理論,暴脹過程將產生強大的原始引力波,將橫掃整個宇宙,導致時空扭曲。可是至今沒有探測到任何「原始引力波」。

再者,量子物理推導顯示,那樣極端的暴脹過程將把宇宙炸成無數個特性極不相同的小的宇宙範圍,但是現在科學家只觀測到一個連續的宇宙。

替代理論

所以,一些科學家猜測,也許大爆炸並不是一個真正意義上的「起點」?

比如大反彈就是其中一個理論,認為宇宙是從漲到縮,縮到最小點再次漲大,這樣一個不斷重複的過程。

這個版本的演化過程基本與大爆炸一致,也描述宇宙在138億年前,從高溫、高密度的小點開始膨脹和冷卻。不同的是,這個時間點,是從上一輪宇宙縮小到這種狀態後開始的反彈。

如果是這樣,那這個小點裡面的各個區域,就有充分的時間接觸、混合得很均勻,產生均勻的CMB輻射數據。

還有的其它更不同的理論,比如稱宇宙原始那個點是反射的起點,一個鏡像宇宙在這個點的另一面誕生,由反物質構成,裡面的時間是倒流的,可能我們中的每個人在那裡也有另一個自己。

還有的理論稱,宇宙永遠處於不斷擴張的狀態,大爆炸那個點只是中間一個階段的起點。

這些理論分別都有一部分有影響力的科學家在支持。

按照人類的探測手段,科學家恐怕永遠都無法知道宇宙究竟是怎麼開始的,更別說在那個時間點之前的情況。宇宙對人類來說很可能永遠都是謎題。◇

責任編輯:朱涵儒

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