物理学家:我们也许永远无法确切知道宇宙如何开端

大约138亿年前,我们所知的宇宙由一个热量和密度无限大的时空奇点膨胀而来,最初是在极短的时间之内急速暴胀,然后膨胀速度趋于平缓。尽管如此,宇宙目前还是在暗能量的推动下加速扩张。

上述就是宇宙学中大爆炸的模型,这是对我们宇宙最成功的理论解释。在大量观测证据的支持下,我们可以完全肯定它的真实性。加州理工学院的天体物理学家Sean Caroll甚至将大爆炸称为“百分之百正确”。

但是,当讨论到致使一切产生的“奇点”时,又正确性的比例将会变得毫无意义。宇宙从何而来?这之前发生了什么?是什么让它发生如此大的“爆炸”?正如Caroll所承认的,这个奇点及其伴随的“爆炸”本质上是我们不知道,目前也无法知道的东西的化身。

目前,我们不知道宇宙过去究竟发生了什么。至少通过当前的观察方法,我们可能永远也不会理解。

天体物理学家Ethan Siegel写道,宇宙暴胀的指数式特性会把之前发生的任何信息都抹去,通过把万物推到我们可以观测到的宇宙部分之外,导致我们无从知晓。我们似乎走到了死胡同。

宇宙暴胀理论的创始人、麻省理工学院的宇宙学家阿兰?古斯(Alan Guth)表示,我们观察到的宇宙肯定有一个开端。不过这并不意味着这个开端就一定是所有现实的最根本的开始,也许这里一直存在我们所说的开端之前的历史。

目前,有各种理论来描述宇宙开端之前的历史。永恒暴胀理论表明,我们的宇宙只不过是一个纯粹的泡泡,物理学家Matt Francis将其描述为一个更大宇宙的更大暴胀泡泡。此外,循环暴胀理论认为,我们可观测到的宇宙是在两个平行宇宙膜之间的区域。另一种理论认为,我们的宇宙起源于黑洞的奇点,我们被包含在黑洞的事件视界之内。


所有这些想法听起来都不错,但是没有一个是能够进行测试的,所以在目前的情况下它们是无用的。它们与宇宙大爆炸的奇点理论都是一样无法检验的。Ethan Siegel在下面对此解释了原因,以及所包含的意义。

我们在宇宙中所能获得的信息总量是有限的,因此,我们所能获得的知识的数量也是有限的。我们能接触到的能量,我们可以观察到的粒子和我们可以做的测量都有限的。有很多东西需要学习,还有很多科学尚未揭示的东西,而现在许多的未知东西会在不久的将来出现。但有些事情我们可能永远都不会知道。

我们可能永远也无法确切地知道万物是如何开始的,或甚至是否真的存在这样一个开端。事实上,基于我们目前对于宇宙的微不足道的了解,有一个开端的这个概念可能是有缺陷的。宇宙,甚至所有的现实,都不需要遵循我们所认为的“开端”概念。

当然,不管我们如何探测宇宙,总会有这样一个问题:“之前发生了什么?”寻找一个开端的过程可能永远不会结束。