科學家激辯宇宙大爆炸之前發生了什麼
據國外媒體報道,在位於瑞士-法國邊界的大型強子對撞機啟動後,科學家將進行大規模亞原子粒子對撞實驗。如果對撞成功,科學家極有可能揭開「大爆炸」瞬間之後發生了什麼。物理學家認為,宇宙就是發生於137億年前的「大爆炸」創造的。但還有一些科學家確定了新的研究目標:「大爆炸」之前發生了什麼?
多種理論大碰撞
雖然啟動沒多久便遭受暫時性挫折,但大型強子對撞機可能最終幫助我們找到答案。有意思的是,即便瞭解「大爆炸」之後的宇宙狀況,其它一些問題仍會在很多人的腦海中揮之不去,例如「大爆炸」之前發生了什麼,這個所謂的「之前」是否真的存在等等。對於「大爆炸」之前的可能狀況,物理學家和宇宙學家在各種猜測身上大下賭注。就在他們冥思苦想之際,一個迷你型科學行當突然出現。
9月初,這一領域的一些頂級人物在哥倫比亞大學「集結」,共同就這些問題展開討論。北卡羅萊納州大學教堂山分校宇宙學家勞拉·梅爾西尼-霍頓(Laura Mersini-Houghton)提出兩個疑問——「是什麼東西發生爆炸?爆炸又是在哪裡發生的?」滕比亞利桑那州大學宇宙學家、科學與宗教權威保羅·戴維斯(Paul Davies)提出:「我們所在的宇宙是否是唯一的?如果是的話,它又是如何存在的?」
令人尊敬的科學家提出一系列理論,描述我們熟悉的宇宙時空誕生前可能發生了什麼。這些理論被冠以奇怪的名字,諸如「大反彈」、「多元宇宙」、「循環論」、「平行世界」、「肥皂泡」等等。一些人認為存在多元宇宙,另一些人則指出只存在一個宇宙並永無休止地循環下去,這與佛教的觀點相似。相比之下,猶太基督教的神學家可能很難接受任何一種觀點。
挑戰「大爆炸」理論
絕大多數假設都是基於宇宙無始無終這一古老觀點的一種變異,這一點與「大爆炸」理論形成鮮明對比,後者認為我們的宇宙開始於一個特殊的點,而後在遙遠未來的某個時刻走到盡頭。兩位著名宇宙學家——普林斯頓大學的保羅·斯泰恩哈特(Paul Steinhardt)和牛津大學的尼爾·圖洛克(Neil Turok)在二人2007年合著的《無限宇宙:大爆炸之後》(Endless Universe: Beyond the Big Bang)中這樣寫道:「無論是時間還是宇宙都沒有開始或者結束。宇宙進化過程是循環往復的,『大爆炸』每一萬億年發生一次,每一次都伴隨著新物質和新輻射的產生,並形成新的星系、恆星、行星以及生命。我們不過是最近一次循環的組成部分。」
一些科學家認為,可能發現相關觀測證據以支持這一假設。他們表示,任何沒有經過檢驗的科學理論都不能被打上正確的標籤。費城賓夕法尼亞大學理論物理學家麥克斯·泰格馬克(Max Tegmark)在2003年出版的著作《科學與終極實在》(Science and Ultimate Reality)的「平行宇宙」這一章中寫道:「事情變得越發明朗,建立在現代物理學基礎上的多元宇宙模型能夠經受住檢驗。」
重力波與「巨洞」
一些研究人員希望,大型強子對撞機將發現能夠支持或駁斥這些推測的證據。他們表示,強子對撞機可能發現我們熟悉的三維空間加一維時間之外的維度。存在更多維度是一些有關「大爆炸」前的理論的基礎。紐約市立大學研究生中心理論物理學教授加來道雄(Michio Kaku)認為,與光和物質有所不同的是,重力能夠在平行宇宙中穿行,並投下可被科學家探測到的「陰影」。這個陰影可能以「重力波」的形式存在。
所謂的重力波是類似「大爆炸」這樣的猛烈爆炸產生的時空結構內的微弱波紋。目前,美國和歐洲的探測器正在尋找重力波,人造衛星有望在未來發現太空中存在重力波的證據。加來道雄說,他的循環論預言存在一種「與眾不同的重力波,與『大爆炸』理論中提到的截然不同,它可能在未來幾年驗證或者推翻我們的理論」。
2007年8月,地面和衛星觀測結果顯示,宇宙中似乎存在一個「巨洞」——太空中一個幾乎沒有任何物質存在的區域,位於波江星座之內,寬度大約為9億光年。支持多元宇宙理論的梅爾西尼-霍頓認為,這個空白區域可能是另一個較小宇宙重力拖拽的「痕跡」,這個宇宙就位於我們所在宇宙的邊緣。她在哥倫比亞宇宙學會議上表示:「就像有人用巨型鏟子將所有物質清空了一樣。所有這些宇宙相互作用、相互影響。」梅爾西尼-霍頓對「巨洞」的解釋引發不小爭議,原因很簡單:迄今為止仍無法得到證實。