宇宙从何而来？虚空不稳定诞生最初大爆炸（下）【3P】

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宇宙微波背景辐射分布图，这是宇宙大爆炸留下的余晖宇宙微波背景辐射分布图，这是宇宙大爆炸留下的余晖

　　从“气泡”中诞生的宇宙

　　于是，并非仅仅只有粒子和反粒子能够从“虚空”之中诞生并消亡：时空的“气泡”也同样可以。但即便如此，想象一下一个无限小的时空气泡要变成一个内部包含有1000亿个以上星系的巨大宇宙，这样的跨越也实在太大了。难道不是吗？即便这样一个“气泡”能够形成，它也会在转瞬之间再次消失。

　　但事实上，这样的“气泡”是有可能幸存下来的。但为了达成这样的结果，我们还必须借助另外一项宇宙奇迹：暴涨。

　　大部分物理学家现在都同意我们生活其中的宇宙是从大爆炸开端的。起初宇宙中所有的物质和能量都被压缩在一个无限小的点上，然后这个点爆炸了。之所以物理学家们能够达成这样的共识，主要源于20世纪早期的一项重要发现：观测证据显示宇宙正在膨胀。既然所有的星系都正在远离我们，那么在此之前的某一时刻，所有星系必定都曾经聚集在一起。

　　而暴涨理论指出，在大爆炸之后的一个阶段，宇宙曾经经历过一段急速膨胀的过程。这一听上去有些荒谬的观点最早是在上世纪80年代由美国麻省理工学院的阿兰·古斯（Alan Guth）提出来的，随后由现任职于斯坦福大学的安德烈·林德（Andrei Linde）进行了修订。

　　这 项理论的主要观点包括：在大爆炸发生之后的一瞬间，量子尺度的空间突然经历难以想象的极速膨胀过程。在极短的时间内，原始宇宙的大小便从比一个原子核还要 小，突然膨胀为一粒沙子的大小。当这一膨胀过程最终减速时，驱动这一过程的力场转变为充斥今天宇宙空间的物质与能量，也因此，古斯将这一暴涨过程称作“终 极免费午餐”。

　　然 而更加让人感到诡异的是，这一诡异的理论竟然与观测现实的吻合度相当好。尤其是，它可以非常好的解释宇宙微波背景辐射的存在，这是大爆炸留下的微弱余晖， 这种微波辐射几乎均匀地分布在宇宙的各个方向，构成一种近似背景的模式。如果宇宙没有经历过如此快速的暴涨过程，那么这一辐射背景的均匀度应当会差得多。

研究的结果显示，从最大的可观测尺度上来看，我们的宇宙是平坦的。宇宙是平坦的——这一点极其重要，因为只有一个平坦的宇宙才能从“虚无”中诞生

　　宇宙是平坦的，这很重要

　　暴涨理论也给了宇宙学家们一把测量的工具，他们可以据此度量宇宙的几何学特征。对这一问题的研究结果对于我们理解宇宙如何从虚无之中诞生将具有关键意义。

　　爱 因斯坦的广义相对论告诉我们，我们生活其中的时空可以三种形式存在。它可以表现为平坦的，就像一张桌子的台面；它也可以具有正曲率，就像一个球体的表面， 在这种情况下，如果你旅行地足够遥远，你将会回到你最初出发的地方；最后一种，宇宙也可以表现为负曲率，此时宇宙在几何特征上的表现就像一个马鞍。那么究 竟哪一种才符合实际情况？

　　有一种方法可以找到答案。或许你还记得在你中学的数学课上，你的数学老师应该曾经告诉过你，三角形三个角的内角和等于180度。但实际上你的数学老师还遗漏了一项重要的内容，那就是这种情况只适用于平面。如果你在一个皮球的表面画一个三角形，你会发现它的三个角的内角和会大于180度。反过来，如果你在一个具有负曲率的表面，比如一个马鞍的表面画一个三角形，你会发现它的三个角的内角和将是小于180度的。

　　那么这样一来，要想判断宇宙是否是平坦的，我们就要测量一个巨大三角形的内角和。而这正是暴涨理论能够发挥作用的地方，它决定了宇宙微波背景辐射中相对较为温暖与较为寒冷的区域的平均大小分布。对这些区域大小的测定在2003年完成了，这样天文学家们便有了许多的三角样本可以进行测量。这项研究的结果显示，从最大的可观测尺度上来看，我们的宇宙是平坦的。

　　宇宙是平坦的——这一点极其重要，因为只有一个平坦的宇宙才能从“虚无”中诞生。

　　所有现在存在的事物——恒星，星系以及我们借以看到世界的光线，所有这一切必定源自什么地方。我们已经知道粒子可以在量子层面上从虚空之中诞生，而要想产生出宇宙中的全部恒星和行星，将需要巨大的能量才能实现。

　　可是宇宙本身究竟是从何处获得这么多的能量的？诡异的是，它或许根本就不需要去获取能量。这是因为宇宙中的任何物体都会产生引力，这种引力会对其周围的其他物质产生一股拉力。这种引力将会平衡掉最初用于创造物质的的能量本身。

　　这就有点像是一把旧式秤杆，你在一头放上重物，而在另一端放置砝码，直到两者的重量相等。而在宇宙的案例中，物质被放在了秤杆的一端，放在秤杆另一端的砝码就是引力，它必须能够平衡掉物质的重量。

　　物理学家们的计算显示，在一个平坦的宇宙中，物质中所蕴含的能量恰好被这些物质产生的引力所具有的能量所平衡掉。但这一点也仅仅适用于平坦宇宙的情形。如果宇宙具有曲率，那么这两者将难以相互抵消。

在宇宙的案例中，物质被放在了秤杆的一端，放在秤杆另一端的砝码就是引力，它必须能够平衡掉物质的重量

　　单一宇宙还是多重宇宙？

　　到 了这一步，创建一个宇宙看起来似乎很容易了。量子力学告诉我们“虚空”是不稳定的，于是一开始从“什么都没有”到“有什么”这一步似乎是不可避免的。随后 在经历暴涨过程之后，大爆炸中产生的那个微小的时空“气泡”迅速膨胀并最终成为我们今天看到的这个巨大而繁忙的宇宙。正如克劳斯所指出的那样：“根据我们 所了解的物理学原理，我们的宇宙应当是从‘空无一物’之中诞生的——没有空间，没有时间，没有粒子，没有任何我们已知的东西。”

　　那么这一过程为何只发生了一次呢？如果可以有一个时空“气泡”从虚无之中诞生，并经历暴涨之后成为我们生活其中的宇宙，那么有没有可能这样的过程会多次发生，并且产生多个类似的宇宙呢？

　　对于这个问题，林德给出了一个简单但让人有些难以理解的答案。他认为宇宙正在被不断的创造出来，并且这样的过程将会永远地持续下去。

　　林德指出，当一个新生宇宙停止暴涨，它将仍然被一个持续暴涨的空间所包围。这个暴涨的空间中产生出更多的宇宙，而它们的周围也同样是更多持续暴涨的空间。因 此一旦暴涨开始，它应当会持续不断地产生出大量的宇宙，也就是林德所谓的“永恒暴涨”。我们所在的宇宙或许只不过是一片无垠沙滩上的一颗沙粒而已。

　　那些宇宙可能会与我们生活的这个宇宙存在着深刻的差异。在另外一个宇宙中，空间或许有5个维度，而不是像我们宇宙中的3维，即宽度，长度和高度，那里的引力作用或许要比我们强上10倍，但也有可能弱上1000倍，甚至根本就不存在引力。那里的物质也可能是由完全不同性质的粒子所组成的。

　　因此完全有可能存在着许许多多形形色色的宇宙。林德表示所谓的“永恒暴涨”并非仅仅是“终极免费午餐”，它还是唯一一场你可以吃到任何一样美食的方式。

　　尽管直到目前为止我们仍然还未能取得确凿的证据证明其他宇宙的确存在，但这些理论本身却已经为一句话赋予了全新的含义：“感谢一无所有”。