关于宇宙起源,现在的主流观点是大爆炸。有意思的是,“宇宙大爆炸”这个词语,起初就是调侃而来的。
那还是在上世纪40年代,当科学家认识的宇宙边界已超出银河系,他们也开始思考宇宙究竟是一种什么状态,或者说我们现在看到的宇宙状态,在其发生之前又是什么样子。
这就好比空地上长着一棵树,从时间线上来看,这棵树是从小树苗一点点长大而来的,看到这棵树的人,虽然不知道它缘何长在这里,但因为了解树的生长过程,所以对树的生命周期是能理解的。
如果这时候你变成了树身上的一个微生物,你即便还保留着人的思维能力,但因为体型太小,根本不知道自己身在何方,更看不到这棵树的全貌。
试想一下,由于看不到树的全貌,即使你变成的这个微生物比爱因斯坦还聪明,你穷尽一切力量,依然无法看到树的全貌,即使你逐渐理解到了自己身处一棵树上,但对于树的全貌和理解,你也只能靠猜。
对比之下,我们身处宇宙,其实就好比微生物身处树上。由于我们置身其间,我们跳不出宇宙范围之外,那么对于宇宙的起源,就只能是猜测。
哪怕是最严肃的科学家,目前关于宇宙的起源,也都仅仅是学说,而非百分之百的定论。
也正因为如此,当年关于宇宙起源的一种学说出现后,很多科学家也是不屑一顾的。
从一团宇宙到一片宇宙上世纪40年代,伽莫夫和别的物理学家,围绕宇宙的起源提出了一种观点——原初核合成理论。
这一名称听起来既拗口又抽象,其理论的要点是,宇宙最早是从一团,而后通过膨胀,将空间和时间伸展成为了一片。
对于这种膨胀的观点,有的科学家并不认可,比如同样是物理学家的霍伊尔。
有一回,霍伊尔接受BBC电台的采访,在提到该理论的时候,他就调侃说宇宙的演变好像是一次大爆炸。
原本是一种讽刺性的说法,但从那以后,大爆炸的名称,就取代了此前拗口的原初核合成。
宇宙大爆炸听起来很新奇,但实际上跟我国古代的天地观有着异曲同工之妙。
大爆炸之前,宇宙是一个奇点,你可以将其理解成是一团高致密性的物质,宇宙内所有的物质和能量,都包含在其中。
这时候再看我国古人记录的盘古开天辟地,直接说天地混沌如鸡子。鸡子就是鸡蛋,这个和大爆炸的理论一样,都把宇宙的前身,描绘为一团和一个点。
神话传说中,天地混沌孕育着盘古,待到天地开裂以后,高大的盘古化成为天地万物间的所有物质。
大爆炸理论中,宇宙从致密的奇点开始膨胀,胀大以后的那些物质,开始构成了天体和星系。所以这个过程,又跟古人的想象不谋而合。
唯一的区别在于,古人理解的天地开辟时间和尺度,要比现在的宇宙尺度要小。
盘古的日长一丈,长了一万八千岁。而在大爆炸理论中,宇宙是从138亿年前膨胀开来的。盘古撑起来的天地,相距九万里,如今人类认识到的宇宙边界,直至数百亿光年。
不过需要指出的是,我国古代的数字,有时候是一种虚指,代表了无穷大或者多。比如九,它的意思就可以理解为极大或者无穷多。
但不管这个界限范围是多少,至少古人和现代科学家提出的观点中,都提到了宇宙之前的样子。
鸡子、奇点、致密一团物质等等,这就是宇宙早先的状态。依照大爆炸的理论,在开启后的膨胀过程中,它蕴含的能量大到不可思议。
即便温度冷却以后,它的温度依然高达1亿摄氏度。在这种高温的催化下,现代宇宙的一些初始物质和形态开始出现。
在这个过程中,基本粒子夸克出现,而后又继续膨胀了1000倍。接着,夸克粒子开始被中子和质子束缚,宇宙又继续膨胀了1000倍。
接着,质子和中子开始组合形成了原子核,这一切都是爆炸刚发生一分钟内产生的。
接下来宇宙持续膨胀,其膨胀了30万年后,原子才开始慢慢出现。而宇宙的空间,也只有现代尺度上的千分之一大小。
原子出现后便逐渐凝聚在一起,而后形成了大量的气体云,气体云又凝聚在一起,逐渐形成了太阳这样的恒星。
而此时的宇宙还在继续膨胀,当它的尺度达到现在20%规模大小的时候,恒星组合在一起,逐步形成了第一批星系。
宇宙此刻膨胀的脚步依旧没有停下来,它已经有无穷大了,仍旧没有止步的意思。等尺度有现在一半大小时,因为恒星的作用形成了大量重元素,这些物质又渐渐构成了地球这样的行星。
以上便是宇宙从奇点到爆炸,而后又持续膨胀的过程,这也是大爆炸理论的核心。
该理论出现至今有半个多世纪,从早期被人调侃,到现在成为宇宙起源学说中的主要假说。
虽然多年来的理论和观测,证实了大爆炸的一些正确性,但同样还有不少问题无法进行解释。比如围绕星系的形成,目前就没有明确的答案。
而且,即使该理论在论证和研究上再合理,它依然不是百分之百的确切答案。正因为如此,宇宙的起源还有其他学说,而宇宙的起源之前,自然也就还有其他状态。
循环宇宙,开始就是结束本世纪初,有科学家提出了一种全新的宇宙模型,新理论认为宇宙既没有起点也没有终点,而是在无尽的循环。
而且,这个循环的过程不会停止也不会结束,它将永远的进行下去。这一新的理论,把大爆炸学说囊括了进去,并且认为大爆炸并非宇宙的起点,也不是宇宙的终点,仅仅是宇宙在不同阶段间的过渡。
如果按照这一学说,宇宙就没有初始前的状态,或者说它初始前的状态,就是宇宙不同阶段的形态。该理论并非凭空出现,而是根据更早的弦论衍生出来。
2020年,获得诺贝尔物理学奖的彭罗斯,也是循环宇宙的创立和支持者。
如果宇宙真的在进行着循环,即一个过程经历过后,接下来还会循环到这个阶段,那么这就有点像是佛教中的轮回了。
不同之处在于,佛教中的轮回,针对的只有生命,而循环宇宙理论,则是指宇宙内的一切都在进行循环。值得一提的是,早期的哲学家尼采,也曾提出过永恒轮回的宇宙观。
既然宇宙在循环生成,状态只是不同阶段的形式,那么它也就不存在起点和终点了。
不管这一理论是否正确,至少解答了人们内心一个困惑:未来的宇宙会走向何种状态。
关于这一点,大爆炸理论并没有给出确切的答案,或者说就连支持大爆炸的科学家也不知道。
回到宇宙起点的问题上来,其实不管是哪种理论,都没有描绘出宇宙之前的状态是什么样。
只能做到这种程度2019年的诺贝尔物理学奖,是詹姆斯·皮尔布斯和另外的科学家获得的。他此前曾经说过,以现在的大爆炸理论,建立相关的宇宙模型,也只能做到这种程度了。
换言之,有很多问题现在就是无解的。就好比宇宙发生爆炸前是什么样子,这位科学家坦言,因为现有的天文观测,只能看到当下的宇宙状态,无法回溯到之前。
就像我国古代天地观中经常提到的一个词:混沌。人类现在的科技即便进步了,要想认识全部的宇宙还是无法做到。
或许就像上文提到的,因为我们像是身处树上的微生物,所以我们看不到也认识不到宇宙的全部。
即使通过研究意识到了一些东西,但这也像拼图一样,只拼出了极小的一部分,甚至有可能拼出来的还是错的。
在这种情况下,从不同的角度去认识宇宙都是可以的,至少在理论上,现在提到的关于宇宙的一切,都没办法去进行证实。
结语正因为如此,在循环宇宙理论的框架下,有人相信地球上的一切也在循环,即人生经历过一切,会一次又一次的出现。
当然,这种看法就偏离物理研究了。从科学的层面看,人类也是基本粒子构成的,即便宇宙在循环,由于人类有生有死,且时间尺度比宇宙的尺度小太多,因此人类的循环应该不会是重复。
同样,宇宙假设是循环,也应该是所有粒子的重新排列组合。基本粒子又无穷之多,怎么在循环中组合全凭“心情”。
当然,科学家不会这么认为,即使有科学家提出循环,他们也会去进行研究,试图找到背后的理论和规律。
而从宗教和哲学的角度看,佛教中的轮回,生命的形式也是一种全新的排列组合。
假设宇宙的形态也是如此,那么所有的粒子在一起,既没有生也没有死,既没有起点也没有终点,它通过不断的组合构成各个天体,也通过不同的组合,构成了一个个你我。
未来,不知道过去了多少岁月后,这些基本粒子或许又重新组成了一个新的世界,从概率上来说,确实也存在另一个你我再次出现。
又或许往前回溯的话,已经有过一个你我出现过了。只是过去和未来的你我,和现在的你我还是一回事吗?
而且从循环宇宙的另一个角度看,你我所处的现在,每时每刻,它既是宇宙的起点,也是宇宙的终点。就像一条循环的地铁线路,每一个站点是开始,也是终结。
参考资料:
《新科诺奖得主皮布尔斯解读宇宙的起源与归宿》 北京青年报 2019年10月21日《揭开宇宙诞生的谜题》 光明日报 2018年11月8日