宇宙誕生之前是什麼樣的?
假如有人問你北極點的北部是什麼,你或許會解釋說這個問題有點荒謬。北極點被定義為地球自轉軸的北端點。地球是圓的,所有指向北的經線最終都彙集到北極點。因此,實際上就沒有比北極點更北的地方。同樣,經常有人會問天體物理學家這樣一個類似的問題:宇宙大爆炸之前發生了什麼?
這個問題的含義就是問宇宙大爆炸「之前」就像問昨天「之前」。在日常生活中,總是存在著一個之前,這就像在日常生活中我們總能向北走。但宇宙大爆炸是我們可以往回觀測到的時間極限,這就像北極點是我們向北走所能到達的遙遠極限。
人們普遍認為,宇宙大爆炸發生在一個點。雖然確實可觀測宇宙曾經是小到可以裝進你的手掌中,但這並不是對宇宙大爆炸的一個比較正確的認識,因為宇宙大爆炸並非從一個點開始,而是開始於所有地方。
因為光速是有限的,當我們看到更遠處的物體時,也意味著我們看到了過去。所以,臨近星系發出的光已有數百萬年的歷史,而更遙遠的星系則是數十億年前的了。比最遙遠的星系還要更早的就是宇宙微波背景,這是138億年前宇宙大爆炸的熱殘餘,是宇宙大爆炸之後38萬年宇宙所發出的第一縷光。除此之外,在每一個方向上可能都可以看到宇宙大爆炸。當然,我們無法看到宇宙微波背景之外,因為早期宇宙熾熱緻密,使其處於不透光的狀態。
宇宙微波背景是我們能觀測到的極限
儘管我們無法直接觀測到宇宙微波背景之外,但我們對這之前的時間知道得不少。例如,我們知道原子在何溫度開始形成。我們也知道宇宙在極早期經歷過一個極短暫的暴脹時期。我們還知道宇宙並非開始於一個奇點。可觀測宇宙曾經是很小,但它並非開始於一個體積為零的點。事實上,由於暴脹時期,宇宙有可能不是開始於一個單一點。據我們的觀測極限,我們也知道宇宙沒有整體曲率,這意味著宇宙必定遠遠大於我們可以觀測到的區域。盡我們所知,宇宙在尺寸上是無限的。
如果宇宙在大小上是無限的,並且沒有明確的第一時刻,那麼又何來在宇宙大爆炸之前發生了什麼?無窮之外是哪裡?北極點的北部是什麼?
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