5单元　《再荒诞的问题都能有一个科学的答案》

大爆炸之前是什么?

目前,科学界把宇宙的起源,也就是物理定律仍然适用的最久远的过去,称为“宇宙大爆炸”,这一简称似乎有点儿用词不当。现有证据表明,广袤无垠的宇宙空间以及所有可见的星系和恒星,最初都起源于一团炽热致密的气体,它的体积比豌豆还要小得多,远远称不上“大”。一些宇宙学家,仿佛是为了炫耀自己多么熟悉这些与日常生活相距甚远的事情,声称宇宙的起源只不过是一次“爆炸”。在广义相对论中,科学家们研究爱因斯坦1916年相对论的物理推论,拿着粉笔在黑板底部画了一条水平线,说:这就是一切开始的奇点。

我们现在生活的宇宙,始于大约140亿年前,那时候,我们如今所看到的一切,都被压缩成一个密度和压力非常大的等离子体,温度比恒星核心的温度还要高。我们通过观测,得到了宇宙中元素的构成,尤其是氦元素含量,正是宇宙最初几秒钟存在状态的最佳佐证。

“宇宙起源”后最初几秒钟的另一项证据,是宇宙微波背景辐射在太空中分布的平滑性和均匀性。爱因斯坦的广义相对论,把空间-时间与质量-能量深入联系到一起。在一定意义上,物质能够创造自身膨胀的空间,也能生成膨胀所需的时间。宇宙诞生时处于低熵的状态,为时间画下了前进的方向,为宇宙演化带来了巨大的推动力。为了理解这一点,让我们想象另一个宇宙,在诞生时处于高熵状态——把这个宇宙想象成一个大盒子,里面均衡分布着不冷不热的均匀气体。在日复一日的观察中,盒子里的气体分子四处反弹,但均匀气体这一整体情况保持不变,盒子里任意位置的整体温度或气体分布也不会产生变化。而低熵状态就好像一个空盒子(真空),只在空盒子的角落里有个由炽热气体构成的小球。这种情况很不稳定,炽热气体的小球会迅速膨胀,填满整个盒子的体积,同时冷却下来。把早期宇宙比喻成大爆炸与此类似,不同之处在于,宇宙开始膨胀的时候,并没有“空盒子”——在宇宙发展的过程中,宇宙的质量-能量创造出膨胀的空间-时间。

在我们的时代之前,是否存在着一个宇宙诞生的时代?物理定律、时空维度、自然的力,基本粒子的强度、类型和不对称性,以及生命的潜力,是必然如同我们观察到的一样,还是在更早或更晚的时代存在着一个分支的多元宇宙,其中满是难以想象的奇异领域?我们不得而知。