循环宇宙理论认为宇宙并非始于大爆炸，其只是一个循环的开始。 图：Mark Garlick / Science Photo Library/Getty Images
科学家们一致认为，宇宙的开端是138亿年前。那时的万物——所有物质、能量甚至太空本身——在大爆炸中涌现出来。但若要问在大爆炸开始那一刻之前的情况，却无从推测。而来自牛津大学的物理学家却不是大爆炸宇宙论支持者的一员，他支持的是循环宇宙论。
在一项新研究中，Penrose和两位同事报告称他们发现在可观测宇宙的边缘发现了奇异的能量点，标准宇宙学却无法解释这个特征，但循环宇宙理论可以。然而，来自加州理工学院的物理学家Sean Carroll表示他始终对宇宙循环理论持怀疑态度。Penrose回应称，太空本身就是他的证据。如果他是对的，那么他们发现的这个宇宙的“热点”便是我们这个宇宙开始新循环之前的上一个宇宙的遗迹。这将彻底改变我们对于宇宙起源的看法。
两个宇宙的更迭
虽然好像有点离谱，但Penrose是认真的。根据这个循环模型，我们正处于一个宇宙的早期阶段。在地球死后很久，它会继续加速膨胀几千亿年，直至几乎整个空间都是空的。那时处于主导地位的也不再是物质，而是能量和辐射。Penrose认为，“质量”作为物质的物理属性将逐渐消失，只留下广泛散射的粒子，宇宙不再具有可识别的结构。
而接下来才是真正令人困惑不解的部分。一旦质量和结构消失，比例尺也会消失。无限大和无限小的宇宙在物理上变得完全相同，并在新的大爆炸膨胀中重生。上一个宇宙的所有质量和能量挤成一团形成一个小空间，而新的宇宙则像是老宇宙的干净版本，创造出一套全新的星系。Penrose说：“假设你是宇航员，太空舱能让你活一段时间，但在大规模的衰减开始之后，你和宇宙飞船都会开始解体，最后变成无质量的东西。”虽然人类和物体无法跨越两个宇宙之间的更迭，但能量可以。而Penrose认为那正是他观测到的东西。
上一个宇宙留下的“遗迹”
Penrose和来自纽约州立大学海事学院的物理学家Daniel An、华沙大学的Krzysztof A. Meissner一起，研究了一个前宇宙留下的能量袋的假设理论。科学家们认为，当新旧宇宙更替时，这个能量袋会被挤压成一个集成能量点。Penrose称其为“霍金点”，以此纪念理论物理学家Stephen Hawking。而根据循环宇宙理论，这些点作为宇宙微波背景中的亮点应当是可观测的，即一团在宇宙大爆炸中创造出来的光辉。因此，当Penrose的团队仔细审查他们观测到的放射物的天文图时，发现了“异常个点的有力证据”。对他来说，这便是上一个宇宙存在的证据。
普朗克宇宙辐射探测器捕获的宇宙微波辐射的图像。 图：ESA / Planck Collaboration
循环宇宙理论的批评者指出，微波背景充满了随机特征。而且人眼特别容易被迷惑，从而识别出其实并不存在的图案。因此这次，Daniel An根据传统理论将真实宇宙与计算机的模拟宇宙进行比较。如果霍金点是真的，那就应当只出现在真实宇宙的数据中。如果只是某种幻象，那就应该也要出现在模拟数据中。最终在创建了8000个模拟宇宙之后，Penrose表示：“都没有表现出霍金点效应。零！”
虽然有“证据”如此，但Penrose的观点仍受到了普遍怀疑。来自哥伦比亚大学的物理学家Douglas Scott表示：“我也希望有证据能够证明宇宙是永存的，但就目前的研究看来远远不够。”而此前表示怀疑态度的Carroll表示，循环宇宙理论的确解释了为什么大爆炸是有序的，但是“它将一个高能宇宙与一个空虚寒冷的宇宙作为前后的存在匹配在一起，我实在不明白有什么理由可能导致这样的状况。”虽然Penrose的观点与主流理论发生了剧烈冲突，但他仍希望继续寻找粒子能够自发失去质量的迹象的证据。
蝌蚪五线谱编译自nbcnews，译者 狗格格，转载须授权
