永恒的裂痕
对稳恒态宇宙的进一步质疑来自理论分析。上世纪60年代,罗杰 彭罗斯(Roger Penrose)和史蒂芬 霍金(Stephen Hawking)还是英国剑桥大学的两个搞理论的年轻小伙儿。他们的工作表明,如果你将宇宙的膨胀进行反演,最终不可避免会达到一个点。这个点被称为奇点(singularity),因为诸如密度和温度这样的物理参数,在这一点会直逼无穷。更糟糕的是,物理学在此分崩离析,我们无法预言奇点背后有些什么。按照彭罗斯和霍金的理论,大爆炸是宇宙确确实实的开端。
那么,故事结束了吗?当然没有。后来的研究发现,彭罗斯和霍金的奇点理论中隐藏着一个缺陷。按照牛顿理论,物体的引力大小只取决于质量,爱因斯坦的洞见则昭示出,引力还依赖于物体的能量密度及其内部压力。后者至关重要,因为在推导他们的理论时,彭罗斯和霍金假设空间的压力一直很小,而且始终是正值。但要是这个假设不成立呢?“仅此一点就打开了通向各种现代宇宙学理论的大门,它们压根不把大爆炸视为宇宙开端,”维连金说,“首当其冲的就是暴涨(inflation)理论。”
宇宙或许就像一片永恒沸腾的海洋,每一处都不断有气泡出现和扩张,而我们就处在一个137亿年前产生的大气泡中。
在维连金参与创建的这个理论中,暴涨始于一个具有异常高能量的真空态,并且具有负压力。这两个特点赋予真空以排斥引力,使物质分离而非吸聚。这使得真空进一步膨胀,从而斥力更大,由此暴涨愈演愈烈。
但是暴涨的真空本质上是量子的,因此并不稳定。随处都有小块真空随机衰变成普通的真空。你可以将暴涨真空想象成一个正在沸腾的海洋,每一处都不断有气泡出现和扩张。暴涨真空的能量必须要有个去处,它们最终转变成物质,又将每个泡泡中的物质加热到地狱般的高温,由此制造出一个个大爆炸。我们的宇宙就处在这样一个由137亿年前的一场大爆炸产生的泡泡之中。
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