在现代宇宙学领域,宇宙大爆炸理论占据着核心地位,被广泛认为是对宇宙起源的科学解释。
这一理论认为,大约在 138 亿年前,宇宙诞生于一个密度无限大、温度无限高、体积无限小的奇点 。在某一时刻,这个奇点突然发生了急剧的膨胀,如同一场规模宏大的爆炸,“宇宙大爆炸” 因此得名。不过,这里的 “爆炸” 并非我们日常生活中所理解的那种在空间中向外扩散的爆炸,而是时空本身的膨胀。
随着宇宙的膨胀,温度逐渐降低,物质密度也不断减小。在这个过程中,基本粒子开始形成,如夸克、轻子、光子等。
随后,夸克结合形成质子和中子,这些质子和中子又进一步结合,形成了氢、氦等轻元素的原子核。随着温度进一步下降,电子与原子核结合,形成了中性原子,物质逐渐聚集形成星云、恒星和星系,最终演化成我们今天所看到的宇宙。
哈勃定律是宇宙大爆炸理论的重要证据之一。
1929 年,美国天文学家埃德温・哈勃通过对星系的观测发现,星系的退行速度与它们和地球的距离成正比,即距离越远的星系,退行速度越快。这一发现表明宇宙正在不断膨胀,为宇宙大爆炸理论提供了关键的观测支持。如果把宇宙的膨胀过程倒推回去,就会发现宇宙在过去某一时刻必然是处于一个高度密集的状态,这与宇宙大爆炸理论中奇点的概念相契合。
宇宙微波背景辐射的发现也为宇宙大爆炸理论提供了强有力的证据。
1965 年,美国科学家彭齐亚斯和威尔逊在使用射电望远镜进行观测时,意外地发现了一种均匀分布于整个天空的微弱电磁辐射,其频谱与温度约为 2.725K 的黑体辐射完全吻合。这一辐射被认为是宇宙大爆炸后遗留下来的余晖,是宇宙早期高温状态的遗迹。它的存在表明宇宙在早期确实经历了一个高温、高密度的阶段,随着宇宙的膨胀和冷却,这一辐射的温度也逐渐降低,一直留存至今。
大爆炸是宇宙的起源,然而,大爆炸的瞬间到底发生了什么,至今仍是一个未解之谜。根据现代物理学的诠释,大爆炸的瞬间是无法用现有的物理法则来解释的。也就是说,如今我们所熟知的大自然法则,在那个瞬间都失去了效力,无法诠释大爆炸究竟是如何发生的。这就如同我们站在一扇紧闭的门前,门后隐藏着宇宙诞生的终极秘密,却苦于没有钥匙将其打开。
尽管宇宙大爆炸理论已被广泛接受,但并非所有人都对此深信不疑。许多人对该理论提出了质疑,其中最常被问到的问题便是:宇宙大爆炸发生之前到底是怎样的一个存在?这个问题看似简单,却触及了宇宙起源的核心谜团。
著名理论物理学家霍金生前提出了一个独特的观点。他认为,“宇宙大爆炸之前发生了什么?” 这样的问题没有什么意义,就如同问 “北极的北面是什么地方?” 一样。
霍金指出,时间本身就是宇宙大爆炸创造出来的,这意味着所谓的 “宇宙大爆炸之前” 根本就不存在时间。没有时间,自然也就没有所谓的 “之前”。霍金的这一观点,从时间的本质上对宇宙大爆炸之前的问题进行了重新审视,试图打破人们传统的思维定式。
然而,这一观点也引发了诸多争议,有人认为它有点 “道德绑架” 的味道,强迫别人不能去思考 “宇宙大爆炸之前” 到底发生了什么。显然,这样的观点并不能让所有人接受,它只是为我们理解宇宙起源提供了一个新的视角。
为了揭开宇宙大爆炸之前的神秘面纱,现代量子力学试图用量子涨落的概念来进行诠释。按照量子涨落的理论,并不存在绝对的真空。我们不妨先假设绝对真空真的存在(尽管这在某种程度上似乎有些矛盾,但为了便于理解,我们暂且这样假设)。在这样的真空里,大自然允许一件神奇的事情发生:各种虚粒子对会随机衍生出来,然后瞬间湮灭。只要这个过程持续的时间足够短,这种现象就可以不断上演。
这一现象就如同量子世界中发生的各种诡异事件一样,非常违背我们的直觉。
以量子隧穿为例,一个微观粒子可以随机穿过能量势垒到达另外一边,这就好比你能瞬间穿越一堵 5 米高的高墙,简直不可思议。在量子世界里,只要时间足够短,任何事情都有可能发生,这就是量子力学中的不确定性,满足不确定关系。
而不断衍生出来的各种虚粒子对,或许正是宇宙大爆炸发生之前的某种能量汇集。按照量子力学不确定性的诠释,虽然虚粒子对的能量非常小,持续时间也非常短,但总会有某个几率最终形成奇点,从而引发大爆炸。
这一理论为我们描绘了一幅全新的宇宙起源图景,意味着我们的宇宙很可能并不是唯一的,或许还有无穷多个其他的宇宙,它们与我们的宇宙有着完全不同的大自然法则。在这些平行宇宙中,物理规律、基本常数甚至物质的构成都可能截然不同,这无疑极大地拓展了我们对宇宙的认知边界。
然而,从哲学的角度来看,任何一个问题穷究到底,最终都可能陷入无法用语言给出答案的困境,就像走进了死胡同。因为任何一个问题的最终前提都可能是 “根本不存在”,这就如同数学中不存在比 0 大的最小的数一样,我们永远无法找到最终的万物开启的时刻。这种哲学思考提醒着我们,人类对宇宙的认知是有限的,即使是看似最基本的问题,也可能蕴含着超出我们理解范围的奥秘。
有些科学家认为,我们的宇宙并没有一个真正的开端,所谓的宇宙大爆炸只是某种凝结的时刻,只是时空结构的一种转变。他们从时空的本质出发,对宇宙的起源提出了不同的见解。还有人认为我们的宇宙无始无终,如果真是这样,虽然少了寻找宇宙开端的困扰,但一旦宏观的事物涉及到无限,就很容易让人陷入无法直观理解的境地。
这就如同数学史上出现过的三次数学危机一样,人们往往不太容易接受一个事物是无限大的,或者一个事物没有开端和结束。这种观念上的冲突,反映了人类在探索宇宙奥秘过程中面临的思维挑战。
有趣的是,我国古代的《道德经》中也有对宇宙开启方式的描述:“天下万物生于有,有生于无!” 这种观点与宇宙大爆炸理论不谋而合。在《道德经》的哲学体系中,“无” 并非一无所有,而是蕴含着无限的可能性,是一种混沌未开的状态。从 “无” 到 “有” 的转变,就如同宇宙大爆炸从奇点的膨胀开始,衍生出万物。
“有物混成,先天地生。寂兮寥兮,独立而不改,周行而不殆,可以为天下母” 也体现了《道德经》对宇宙起源的认识。
老子认为,存在一种混沌的物质,它在天地形成之前就已存在,寂静无声、空虚无形,独立运行且永不衰竭,是天下万物的根源。这里的 “物” 其实就是 “道” 的一种具象化表达,强调了道作为宇宙起源的先在性和永恒性。它不依赖于任何其他事物而存在,是宇宙万物生成和发展的根本动力。
“天下万物生于有,有生于无” 这一论述进一步深化了对宇宙起源的理解。“无” 并非是绝对的虚无,而是一种超越有形物质和具体概念的存在状态,是道的一种属性。在这种状态下,蕴含着无限的可能性和潜在的能量 。“有” 则是从 “无” 中衍生出来的具体存在,是万物形成的基础。宇宙万物从 “无” 中产生 “有”,再由 “有” 演化出丰富多彩的世界,这一过程体现了宇宙从无形到有形、从简单到复杂的发展规律。
而《道德经》中所描述的 “道”,同样是一种先于天地存在的、混沌未分的、难以用语言和概念去准确界定的存在。“有物混成,先天地生” 形象地描绘了道的混沌状态,它在天地形成之前就已存在,是宇宙万物的根源。道的这种混沌性与奇点的神秘性有着相似之处,它们都代表了宇宙起源的初始状态,是一种超越人类感知和理解的存在。