大爆炸宇宙論

根據(jù)現(xiàn)有的理論，我們的宇宙誕生于大約137億年前。那個時候，宇宙所有的能量集中于一個沒有體積的奇點內。然后，這個奇點突然爆炸，迅速膨脹，形成了今天的宇宙。

（圖片說明：宇宙大爆炸歷程示意圖）

這個理論聽起來有些難以接受，但它的確有著大量的理論支撐。大約一百年前，科學家們發(fā)現(xiàn)了宇宙是在膨脹的。隨后有人反推后得出結論，那就是宇宙曾經聚集在一個點內，然后通過大爆炸形成，并且將膨脹的狀態(tài)延續(xù)到今天。

奇點，是通過愛因斯坦的廣義相對論推導出來的一個概念，由于沒有體積，奇點的密度無限大，溫度無限高，時空曲率也無限大。

另外，作為描述相鄰物質運動模式的雷喬杜里方程能夠預測物質的軌跡是收斂還是發(fā)散，它也是大爆炸理論的佐證之一。

（圖片說明：直到今天，我們的宇宙仍然在不斷膨脹）

正是在這些理論向前的推導下，科學家們也更加相信了宇宙大爆炸理論。

大爆炸宇宙論的問題

但是，這里也有一個問題。根據(jù)愛因斯坦的理論，在奇點里或者接近奇點的狀態(tài)下，我們已知的所有物理定律就會失效。然而，科學家們在繼續(xù)推測時，又似乎發(fā)現(xiàn)物理定律不會瓦解，這就出現(xiàn)了矛盾。

正因如此，位于蒙特利爾的麥吉爾大學理論宇宙學家Robert Brandenberger才指出：“所以說，在討論宇宙從大爆炸中誕生時，我們還真的無權說得如此肯定。”

同時，在討論黑洞的奇點時，科學家們還會面臨另一個巨大的矛盾，那就是廣義相對論和量子力學之間的矛盾。這個矛盾我們已經并不陌生了，這也是愛因斯坦和玻爾之間辯論的焦點。

廣義相對論是一種確定的理論，也就是說當我們知道某個天體在某時刻的相關參數(shù)，那么它在下一秒會如何運行就已經明確了。而量子力學則大不相同，在微觀世界，即使我們知道足夠多的參數(shù)，也無法判斷一個粒子下一秒會出現(xiàn)在什么位置上，而只是知道它可能出現(xiàn)在哪些位置上，以及出現(xiàn)在某個位置的概率有多大，絕對無法保證它一定在哪里。

這就是廣義相對論和量子力學之間的矛盾之一，而且在討論奇點時，二者的矛盾也尤為明顯。那么，科學家們是否有好的辦法呢？

量子修正

來自于加拿大阿爾伯塔省萊斯布里奇大學的理論物理學家Saurya Das和他的同事們對這個問題非常感興趣，為了找尋這個問題的答案，他們找到了一個比哥本哈根學派更早的理論，那就是玻姆力學（Bohmian mechanics）。

在這個理論中，還有一個隱藏的變量可以影響微觀粒子的詭異行為。和量子力學所提出的不確定性相反，該理論認為這個隱變量可以使得量子同時具有確定的位置和動量，也就是說可以用明確的軌跡線來進行描述。

正是利用了這個理論的形式，Das等人計算出了一個修正項，而這個修正項又可以包含在愛因斯坦的廣義相對論中。

于是，驚人的結果出現(xiàn)了：當他們將時間延續(xù)到極長的尺度下后，竟然發(fā)現(xiàn)宇宙并不會被追溯到一個奇點，而是擁有著無限的過去。也就是說，這個理論的結果暗示我們：宇宙沒有起點，它的歷史沒有盡頭，是無限古老的！

Das表明：“我們的理論指出：宇宙的年齡或許是無限大的?！?/span>

理論驗證

盡管這個理論結果令人震驚，但確確實實是他們推導出來的。而且，Das還發(fā)現(xiàn)，他們這個方程中的量子修正項還可以解釋宇宙中的暗物質。

我們知道，宇宙中有一種暗物質，占宇宙總質量的85%左右。它們可以提供引力，但是不與可見物質發(fā)生其他相互作用，因此極難被我們觀測到。而且不論是相對論還是量子力學，都沒有闡釋暗物質的本質是什么，而Das等人的研究在暗物質方面也有所貢獻。

他指出，如果他們的理論是正確的，那么宇宙中可能就充滿了由一種假設的粒子所組成的超流體，這種粒子可能是所謂的引力子，也就是可以形成引力的一種粒子；也可能是傳說中的軸子，同樣是一種存在于理論上但仍然沒有被發(fā)現(xiàn)的神秘粒子。

研究團隊認為，通過這個推論，我們就可以利用暗物質在宇宙中的分布情況，看它是否符合他們修正的量子理論所描述的超流體特性，來判斷這個理論的正確性?！叭绻覀兊慕Y果與此相匹配，甚至僅僅是大致匹配，那就是一個足夠好的消息了?！彼f。

宇宙的起點

當然，這也不是唯一能夠調和相對論與量子力學的理論。眾所周知，目前最有希望統(tǒng)一它們的，就是弦理論了。

弦理論中有一個弦氣宇宙學的分支，它也對宇宙的演化歷程有過描述，認為宇宙曾經在相當長的一段時間里處于一個相對靜止的狀態(tài)。這一點非常特別，因為其他理論幾乎都是認為宇宙曾經不止靜止，甚至還有一段收縮的狀態(tài)，在收縮到非常小的時候重新開始膨脹。

不論是哪種理論，不論奇點是否真的存在過，但這些理論都達成了一個共識，那就是我們的宇宙的確經歷過空間非常小、物質非常密集、溫度非常高的時期。

那么，當我們再往前追溯，宇宙到底有沒有過那一次大爆炸呢？如果沒有經歷，那么宇宙在進入到這個收縮到極限的時期之前，又經歷過什么呢？難道它真的擁有一個無限遠的過去嗎？

這些問題恐怕都將在相當長的一段時間里懸而未決了，也許我們需要從更高的維度才能理解這個宇宙的誕生和時空的概念，那這個答案的浮現(xiàn)恐怕真的要等到很遠之后了。

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