宇宙大爆炸之前發生了啥？也許在此之前根本就沒有時間！

我們都聽說過宇宙大爆炸理論——一場巨大的爆炸產生了宇宙。

但如果宇宙大爆炸不是宇宙的開始呢?在我們的宇宙之前是否有更早的宇宙?這個更早的宇宙擁有自己的恆星和星系嗎?也許，這個更早的宇宙充滿著它自己的生物，這些生物也在想在它們的宇宙開始之前到底發生了什麼。

或者宇宙可能有無數個，這些宇宙會無限延伸，然後創造出越來越多的宇宙?如果答案是肯定的話，那麼問這一系列宇宙是怎麼形成的又是否有意義呢?

在試圖回答這些問題時，科學家們遇到了物理定律的極限。現有的理論可以解釋宇宙從最早期開始到現在的演化過程——從大爆炸後不到一秒鐘的時間——但在此之前發生了什麼，一直是所有科學領域中最令人煩惱的問題之一。

多倫多大學的物理學家和宇宙學家Renée Hlo?ek說：「我參加過非常多研討會，在會上我們爭論了幾個小時。」

是宇宙大爆炸還是宇宙大反彈?

物理學家在討論他們能看到的東西時是最自信的——而我們用望遠鏡能看到的最古老的東西就是宇宙微波背景。宇宙微波背景(CMB)是宇宙大爆炸的一種「回聲」，是一種可以用射電望遠鏡測量和繪製的全天輝光。它是在宇宙大爆炸38萬年後形成的，而在那之前，我們無法看到宇宙是什麼樣的，因為當時的宇宙充滿了物質，光無法自由傳播。

Hlo?ek說：「我只能儘可能地探測我所看到的最早的東西，而在宇宙微波背景輻射之前，宇宙是一片模糊的。」

天文學家所能看到的東西是有限的，但是理論家所能想像的東西是無限的。最偉大的理論物理學家之一，牛津大學的羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)提出了一系列認為宇宙隨時間演化的觀點。他認為，我們的大爆炸可能只是一次「反彈」——即從早期的坍縮宇宙向我們今天所處的膨脹宇宙的過渡。

去年秋天，當彭羅斯進一步闡述他的觀點的時候，他引起了一場轟動，他認為這些早期宇宙的證據是有可能存在的——通過對射電望遠鏡數據進行仔細分析，我們可以在宇宙微波背景上發現一個能說明問題的印記。

其他物理學家對此持懷疑態度(就像他們在2010年所做的那樣，當時彭羅斯也提出了類似的觀點)。不列顛哥倫比亞大學的物理學家道格拉斯·斯科特(Douglas Scott)在接受《物理世界》採訪時表示:「很明顯，如果有人能證明微波背景上的某種特定圖案是宇宙經歷一系列周期的證據的話，那將會非常令人興奮，但彭羅斯的論文並沒有做到這一點。」

彭羅斯並不是第一個認為大爆炸不是時間終極開始的人，他也不是第一個認為宇宙比我們所看到的其實要多得多的人。2001年，普林斯頓大學的保羅·斯泰恩哈特(Paul Steinhardt)和安大略滑鐵盧圓周研究所的尼爾·圖羅克(Neil Turok)提出了一個宇宙的「循環模型」。這個模型是由M理論推導而來的，M理論是弦理論的一個版本，它認為物質是由微小的振動弦組成的，而不是微小的粒子。在循環模型中，無數個宇宙存在於一個被稱為「bulk」的高維領域中，而我們的宇宙只是其中一個。(如果你無法想像出三維以上的空間也不用擔心——其他人也不能。)

在斯泰恩哈特和圖羅克所描述的模型中，宇宙會周期性地相互碰撞，每次碰撞都像一次新的大爆炸。標準的宇宙大爆炸模型有一個創造的瞬間，而他們的模型——就像彭羅斯的模型那樣——表明我們生活在「一個永遠被創造和重塑的宇宙之中」。

宇宙膨脹，多元宇宙，時間倒退

斯泰恩哈特和圖羅克也不是唯二提出我們生活在一個「多元宇宙」中的人，在這個「多元宇宙」中，我們的宇宙只是一個更廣闊現實的一小部分，而宇宙大爆炸幾乎肯定也不是宇宙的開始。

一個類似的論點來自於一個被簡稱為「宇宙膨脹」的理論，該理論可以追溯到20世紀80年代初，它的核心思想現在已經被物理學家們廣泛接受，即宇宙在最初的幾秒鐘內急劇增長——從小於一個質子增長到可能有葡萄柚那麼個大小。

沒有人知道是什麼導致了膨脹。但是一些物理學家，包括斯坦福大學的Andrei Linde都相信，無論是什麼引發了宇宙膨脹，這個膨脹可能不止發生了一次，而是發生了很多次——這導致了多個宇宙的出現。如果這種「永恆膨脹」理論是正確的話，那麼宇宙就會像一鍋沸水裡的氣泡一樣不斷地湧現出新的宇宙。

2013年，英國物理學家朱利安·巴伯(Julian Barbour)、新不倫瑞克大學(University of New Brunswick)的蒂姆·科斯洛夫斯基(Tim Koslowski)和圓周研究所的弗拉維奧·默卡蒂(Flavio Mercati)提出了一個同樣令人費解的理論。三位科學家對簡單的粒子群進行了計算機模擬，觀察它們在長時間內如何對應重力而移動(假設一個宇宙中只有1000顆彈珠，其他什麼都沒有，每顆彈珠都會相互吸引)。他們的計算機模型正確地描述了類似我們周圍正在膨脹的宇宙的東西，但同時也描述了一個時間朝相反方向流逝的鏡像宇宙。(他們稱這條分界線為「Janus point」，以羅馬雙面神的名字命名。)

「如果這個理論是正確的話，那麼在大爆炸的另一邊還有另一個宇宙，在那裡時間的體驗方向與我們的相反，」巴伯在2016年告訴Quartz。

這個問題有意義嗎?

另一種可能性認為——或許比各種反彈宇宙或多元宇宙理論更平凡一些——時間本身始於大爆炸的時刻，如果是這樣的話，根本就沒有「以前」這個說法。

2018年去世的斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在他1988年的暢銷書《時間簡史》(A Brief History of Time)中提出了這樣的觀點(在霍金去世前不久，他在接受Neil deGrasse Tyson的視頻採訪時再次提出了這一觀點)。霍金將「大爆炸之前」可能存在某種物質的觀點與「南極以南」的觀點進行了比較，從南極開始沒有任何繼續向南延伸的東西了——地球表面就這樣結束了。雖然很難想像，但也許大爆炸之前根本就沒有時間。

我們可以預見，物理學家們仍然會爭論這些觀點中哪些觀點值得我們認真對待。把我們的宇宙解釋為早期宇宙的產物聽起來確實是很吸引——但是那個早期宇宙又是怎樣來的呢?

「如果你相信反彈宇宙學——那麼，它會一直反彈下去嗎?如果會的話，這種反彈是怎樣開始的呢?」Hlo?ek問道，這些建議雖然是很大膽，但「和霍金說你不能問這個問題相比，並沒有更令人滿意……」

最終，宇宙在大爆炸中有了一個可信的起源故事——但對於「時間零點」之前發生的事情卻沒有令人信服的假設，相反，我們有的只是一大堆相互競爭、並且全都是高度投機的理論。

Hlo?ek說：「有時候我覺得我們應該誠實一點，乾脆就說，試圖回答這個問題是我一生的工作，但我真的不知道答案。」

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