大爆炸之前的宇宙

宇宙有始而無終，這是英國著名理論物理學家斯蒂芬。霍金對宇宙的起源和歸宿問題提出的最新解釋。 目前普遍認可的宇宙誕生學說是所謂的"大爆炸"理論，它認爲宇宙發端於距今約120億年之前的大爆炸，大爆炸形成了時間、空間和物質。但大爆炸之前宇宙的圖景如何，天文學家們至今莫衷一是。
據英國《星期日泰晤士報》 報道，霍金與其合作者、英國康橋大學數學物理教授圖羅克最新提出的"開放暴脹"理論認爲，宇宙最初的模樣像一個豌豆的物體，懸浮於一片沒有時間的真空，"豌豆"狀的宇宙存在的時間與"大爆炸"相隔一個極短瞬間。 該理論認爲，"豌豆"狀的宇宙在"大爆炸"前的瞬間內經歷了被稱爲"暴脹"的極其快速的膨脹過程。宇宙在大爆炸後不到１秒的時間裏膨脹了大約１０^３０倍，大約和橘子一般大小，然後開始以較穩定的速率膨脹，直到現在，大約１５０億年，成爲目前的樣子。另外，霍金和圖羅克還根據"開放暴脹"理論推斷，宇宙最終將無限地膨脹下去，而不是像一些天文學家所認爲的，膨脹到一定程度後會在引力作用下收縮。 在這個過程中，物質“疙瘩”逐步形成了星系、恒星以及生命。這個模型暴脹期的長短是個關鍵。若稍短，物質爲充分散開，原生宇宙就有重新坍縮爲起點；若稍長，原生宇宙的物質則過於分散，形不成星系和恒星，自然也就不會出現生命和人類。 １９８７年霍金進一步提出了“嬰兒宇宙”模型，兩個大宇宙通過一個細“管子”連接起來，這個細管子稱爲“蟲洞”，大宇宙爲母宇宙，可能存在著從母宇宙分岔出去的另一端是自由的蟲洞，這樣的管子成爲子宇宙、嬰兒宇宙。就是說除了我們生存的宇宙之外還可能存在著衆多的由蟲洞連接起來的其他宇宙。 １９９２年，薩莫林在前人基礎上提出了宇宙自然選擇學說。母宇宙是空間閉合的，猶如一個黑洞，該黑洞在生存了一段時間後坍縮爲一個奇點，奇點又會反彈爆炸膨脹爲新的下一代宇宙。 這個學說的要點是，子宇宙中的物理常數較之母宇宙的物理常數會有小的、或強或弱的隨機變異，新生的嬰兒宇宙在再次坍縮成奇點前能膨脹到幾倍普克郎長度大小，隨機變異的物理常數有可能允許小小的暴脹，子宇宙可變的較大，當它足夠大時，可分隔爲兩個或更多的不同區域，每個區域又坍縮爲一個新的奇點，新奇點又觸發下一代的子宇宙，如此時代相傳，有的小宇宙重又坍縮，有的具有某些基本常數值的宇宙能更有效的産生許多黑洞，從而較具有其他某些基本常數值的宇宙留下更多的後代，借用生物進化論的術語，它們是被“自然選擇”下來的，經“選擇”作用，産生越來越多的黑洞，也就形成了更多的宇宙。 如果宇宙確是由以前的宇宙世代經過這種“自然選擇”而産生的話，那麽應該預期我們生存在其中的宇宙會具有所觀測到的樣子並正好具有目前測知的基本常數值。這個學說的另一要點是關於恒星的存在。在許多情況下，恒星是黑洞的前身。在氣體和塵埃雲中，恒星仍在形成。在碳塵埃微粒表面進行著的化學反應使氣體冷卻並促使氣雲坍縮。但碳塵埃粒子是從那裏來的呢？ 斯莫林指出，碳元素是由核聚變反應産生的這一情況只有在質子的質量稍大於中子的質量時才會發生，如果兩者質量之差比氦核的結合能大的多，則質子和中子不可能粘在一起形成氦核。沒有氦，聚變反應鏈在第一階段便終止了，根本形不成更重的元素，從而使恒星將少得多，自然也不會有多少黑洞，因此在任何一個宇宙中，若其中質子與中子的質量相差較大，將只能産生很少的宇宙，也就沒有什麽“選擇”的餘地了。 霍金和圖羅克的新理論在科學界引起了不同的反應。"暴脹"理論權威之一、俄羅斯物理學家林德對霍金等的理論提出了批評。林德稱，宇宙自始至終存在，試圖發現一個起點和所謂的終點是沒有意義的。 而英國的一些著名天文學家則出言謹慎。他們指出，霍金的新理論完全是按照物理學定律純理論推算的結果，它是否揭示了宇宙的本質還有待幹實際觀測的考驗。據悉，美國將於兩年後發射一顆衛星來測量宇宙大爆炸遺留的微波輻射，這很可能爲霍金的理論提供檢驗。