關(guān)于宇宙起源的問題一直是科學(xué)家們探索的焦點(diǎn)。現(xiàn)在，目前最主流的觀點(diǎn)是大爆炸宇宙論。根據(jù)這個(gè)理論，我們的宇宙在138億年前誕生于一個(gè)起點(diǎn)，然后經(jīng)過膨脹、降溫等演化過程發(fā)展至今。這個(gè)理論得到了哈勃宇宙膨脹、微波背景輻射等觀測證據(jù)的支持。
然而，大爆炸理論還存在一些解釋困難的問題，比如起點(diǎn)密度無限大、能量無限大，以及宇宙平坦性等。于是，在1980年，阿蘭·古斯提出了暴漲理論，這個(gè)理論認(rèn)為宇宙是在一個(gè)真空狀態(tài)下快速地指數(shù)級瘋狂擴(kuò)張，之后才進(jìn)入熱大爆炸時(shí)期，并且還預(yù)言了多元宇宙的存在。
但是，諾貝爾獎得主羅杰·彭羅斯提出了一個(gè)非常有趣的觀點(diǎn)：共行循環(huán)宇宙。他認(rèn)為，我們的宇宙不是一次性的，而是一直在循環(huán)。每次宇宙結(jié)束都意味著下一個(gè)宇宙的開始，形成一個(gè)不斷循環(huán)的宇宙。彭羅斯使用顧行映射的數(shù)學(xué)技巧，將宇宙的開始和結(jié)束連接起來，形成了一個(gè)類似于柱面的結(jié)構(gòu)，這樣就能將不同宇宙連接起來。
然而，這個(gè)觀點(diǎn)目前還沒有得到充分證實(shí)。雖然存在上一時(shí)期宇宙的痕跡，但是目前的證據(jù)并不足以證明共行循環(huán)宇宙的存在�？茖W(xué)家們?nèi)匀焕^續(xù)探索宇宙的起源和性質(zhì)。因?yàn)檫@不僅有助于我們更好地理解宇宙的本質(zhì)，也有助于我們更好地了解我們自身的存在和意義。
宇宙大爆炸理論模型
在20世紀(jì)20年代，天文學(xué)家哈勃觀測到了兩個(gè)令人驚嘆的現(xiàn)象：銀河系只是宇宙眾多星系中的一個(gè)，并且這些星系正在互相遠(yuǎn)離。這啟發(fā)了比利時(shí)天文學(xué)家勒梅特對宇宙起源的思考：
宇宙是如何開始的？
他提出，星系在互相遠(yuǎn)離說明宇宙正在擴(kuò)大，也就是說在很久之前，宇宙可能很小，由此猜測如今的宇宙是由一個(gè)小球爆炸而來的。
這個(gè)猜測就是現(xiàn)在廣為接受的大爆炸宇宙論，認(rèn)為宇宙起源于138億年前的一次極端密度、質(zhì)量和溫度達(dá)到極致的奇點(diǎn)爆炸，從而誕生了我們所知道的宇宙。隨著時(shí)間的推移，宇宙不斷膨脹冷卻，成為我們?nèi)缃袼熘氖澜纭?/p>
雖然大爆炸宇宙論已經(jīng)被廣泛接受，但仍然存在一些科學(xué)家持有其他起源觀點(diǎn)，并且他們也找到了相關(guān)證據(jù)。因此，宇宙的起源仍然是一個(gè)充滿謎團(tuán)的話題。
在未知的物質(zhì)和力量敘事中，我們可以看到自然界的奧秘。量子場論和量子力學(xué)的理論支持了“無中生有”的可能性，這意味著宇宙的存在源于未知之力。“憑空”出現(xiàn)的宇宙大爆炸或許就是自然界最神秘的創(chuàng)舉。在這個(gè)過程中，基本粒子如中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等開始存在，宇宙隨之膨脹，密度逐漸稀疏，溫度降低，原子、分子以及各種恒星和星系相繼形成，最終構(gòu)成了我們所處的豐富多彩的宇宙。
宇宙起源的另一種猜測
黑洞被稱為“宇宙饕餮”，因?yàn)樗梢酝淌陕愤^的天體和光，形成一個(gè)黑洞周圍總是漆黑一片的景象，難以被觀測到。普林斯頓大學(xué)的兩位物理學(xué)家在2000年代初期提出了一種周期性宇宙學(xué)模型，相信宇宙并非由一個(gè)獨(dú)特的大爆炸所形成，而是在宇宙誕生之前，時(shí)空就已經(jīng)存在了。根據(jù)這個(gè)模型，宇宙會無限地自我維持循環(huán)。愛因斯坦在1930年代提出了宇宙會經(jīng)歷無休止的大爆炸和大壓縮循環(huán)的想法，我們現(xiàn)在所處的宇宙可能是先前宇宙崩潰的結(jié)果。這種理論稱為“大循環(huán)”理論，試圖回答其他問題，例如大爆炸之前發(fā)生了什么，為什么大爆炸會導(dǎo)致一段快速擴(kuò)張時(shí)期。
科學(xué)家Paul Steinhardt和Neil Turok在2001年，提出了一種新的宇宙周期性模型，他們稱之為“宇宙的循環(huán)模型”。在弦理論中，膜或“膜”是存在于多個(gè)維度的物體。據(jù)斯坦哈特和圖羅克稱，我們現(xiàn)在所見到的三個(gè)空間尺寸對應(yīng)于這些“膜”，可以并行存在兩個(gè)3D金屬板，它們之間有一個(gè)額外的隱藏維度。這些金屬板會沿著這個(gè)額外的維度移動并相互碰撞，從而引發(fā)一個(gè)宇宙大爆炸，形成了我們所知道的宇宙。當(dāng)它們碰撞時(shí)，事件會按照標(biāo)準(zhǔn)的“大爆炸”模型展開：產(chǎn)生熱物質(zhì)和輻射，迅速膨脹，然后一切冷卻并形成各種結(jié)構(gòu)，如星系、恒星和行星。但是，斯坦哈特和圖羅克認(rèn)為，這些金屬板之間有某種相互作用，他們稱之為“金屬板間相互作用”，它將它們拉在一起，因此它們再次碰撞并導(dǎo)致下一個(gè)大爆炸。
而在這個(gè)模型提出來之前，就有許多科學(xué)家認(rèn)為，我們的宇宙一直都在循環(huán)，它并非由一個(gè)奇點(diǎn)爆炸而來，在此之前宇宙就已經(jīng)存在了。這種觀點(diǎn)認(rèn)為黑洞可能是宇宙的另一種起源方式。黑洞可以吞噬路過的天體和光，因此也許黑洞是導(dǎo)致宇宙循環(huán)的重要原因之一。根據(jù)這個(gè)觀點(diǎn)，就如同我們上文所說的那樣，宇宙是無限循環(huán)的，每次循環(huán)結(jié)束時(shí)，所有物質(zhì)都會被吞噬并成為黑洞，最后再次爆發(fā)一個(gè)大爆炸，形成一個(gè)新的宇宙。這樣的循環(huán)會持續(xù)無限，直到宇宙中沒有任何物質(zhì)為止。
彭羅斯的猜測與研究
2020年，享年90歲的科學(xué)家羅杰·彭羅斯因在宇宙循環(huán)理論方面的突破性貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。他提出了共形循環(huán)宇宙學(xué)——一種基于廣義相對論框架的宇宙模型，認(rèn)為宇宙經(jīng)歷了無數(shù)次的大爆炸并將永遠(yuǎn)循環(huán)下去。據(jù)他的理論，每一次循環(huán)都會出現(xiàn)一次大爆炸，而大爆炸并不是宇宙的開始。
彭羅斯在2005年便開始了構(gòu)思，將熱力學(xué)第二定律和宇宙加速膨脹的時(shí)空幾何結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起，從而提出了共形循環(huán)宇宙學(xué)。他的理論認(rèn)為，每一個(gè)“永世子”都代表十億年的時(shí)間段落子，隨著宇宙質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的衰變而結(jié)束，并在兩個(gè)方向上無限持續(xù)下去——無論過去還是未來，這些永世子永遠(yuǎn)存在。
對于理論的證明，彭羅斯也給出了實(shí)在的證據(jù)。他在宇宙中發(fā)現(xiàn)了六個(gè)稱為“霍金點(diǎn)”的“溫暖”天空點(diǎn)。（霍金點(diǎn)，指的是宇宙中直徑相當(dāng)于八個(gè)月球直徑、溫度極高的點(diǎn)。）通過在宇宙微波背景下觀測到溫度異常斑點(diǎn)，彭羅斯得出結(jié)論：這些黑洞是在前一個(gè)永世子發(fā)生爆炸時(shí)，由于超大質(zhì)量黑洞霍金輻射的結(jié)果產(chǎn)生的。這些黑洞直徑相當(dāng)于月球直徑的八倍，并具有相當(dāng)高的溫度。每個(gè)黑洞的質(zhì)量都足以吞噬整個(gè)銀河系，但由于它們的能量散布已經(jīng)持續(xù)了幾十萬年，在形成熱點(diǎn)之后，很難被人類直接觀測到。
對于彭羅斯的理論，科學(xué)家們曾存在爭議，其中一部分科學(xué)家認(rèn)為，暴脹理論可以解釋宇宙大爆炸中出現(xiàn)的問題，而另一部分則更傾向于共形循環(huán)宇宙學(xué)。不過，不管選擇哪種宇宙起源方式，這些理論都為科學(xué)研究做出了巨大的貢獻(xiàn)。
為什么人類要研究宇宙？
宇宙，一個(gè)充滿著未知與謎團(tuán)的龐大存在。對于人類來說，探索宇宙是一項(xiàng)永恒的任務(wù)。雖然現(xiàn)如今的科學(xué)技術(shù)水平已經(jīng)可以讓我們獲得眾多的知識和信息，但是對于宇宙的本質(zhì)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能完全揭示。
人類社會的發(fā)展離不開對宇宙的探索。在一定程度上，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步就是推動人類對宇宙認(rèn)識的進(jìn)步。通過對宇宙的探索，人類可以更好地理解自然規(guī)律，也可以豐富和完善人類的知識結(jié)構(gòu)。
所以，探索宇宙不僅僅是對自然規(guī)律的認(rèn)識，它還關(guān)系到人類未來的發(fā)展。在這個(gè)時(shí)代，人類日益增長的需求和消耗，使得地球的資源和環(huán)境受到了極大的壓力。因此，通過探索宇宙，挖掘太空中的資源，建立人類新的定居點(diǎn)等都成為了一種解決方案。
而更重要的是，探索宇宙能夠更加深入地理解人類自身的起源和意義。人類作為一個(gè)獨(dú)特的存在，總是渴望能夠了解自己的根源和意義。宇宙中的生命形式和存在，也許可以為人類提供更深刻的見解和體驗(yàn)。在這個(gè)過程中，人類也將更好地了解和理解自己。
我們認(rèn)為，探索宇宙是一個(gè)漫長而有意義的過程，無論是對于科學(xué)的發(fā)展，還是對于人類社會的進(jìn)步，探索宇宙都扮演著重要的角色，我們期待未來的科技能夠?yàn)槲覀儙砀嗟陌l(fā)現(xiàn)和奇跡，同時(shí)也呼吁每個(gè)人都能夠積極參與到這個(gè)偉大的探索事業(yè)中來。
