全部的故事都应该有一个开头，那么宇宙的开端究竟应该是什么模样呢？在那之前又产生了什么事呢？对付我们本身的身份而言，我们的来源和发展历程是不行或缺的构成部门，我们很清晰本身是怎样来到这个世上的，这使我们确信本身是汗青长河中的一个正凡人，但对付宇宙来讨情况就不是如许了，宇宙也许显现在138亿年前，并不克不及说它诞生在神奇的情况里，究竟上宇宙方才诞生之后产生了宇宙大爆炸，但是还不太相识宇宙诞生的刹时，宇宙诞生的缘故原由，以及宇宙诞生之前究竟产生了什么，要知道的是科学很有效，它可以答复我们的许多题目，但是它也有范围性，科学理论必要做出猜测，而且通过试验来证明，假如一个理论无法通过试验来查验，那么它就成了哲学、宗教和料想之类的工具。

倘使说假如有人提出在我们的星系和仙女座星系之间的太空深处存在着外星人，现在的科学技能还无法对这个推测举行查验，那如许的话就不属于科学，深空外星人的支持者只能靠信心大概其他工具来对峙本身的看法。

宇宙大爆炸的情形也是如许，在已往人们对早期宇宙的见解一向源于纯粹的料想，直到近来情形才产生转变，终究要研究的是产生在138亿年前，更紧张的是如何去做试验，证明理论呢，我们又不行能为了科学让宇宙大爆炸再产生一次，荣幸的是宇宙大爆炸留下了一堆信息，包罗了种种百般的线索供我们阐发，在已往的几十年，科学技能、数学和物理学都有了很大的进展，通过现有的“大爆炸理论预言信息”里能找到什么线索，而且对它们举行查验，即便大爆炸产生在好久曩昔，这也算猜测，但是我们拥有这种本领，并纷歧定意味着我们知道关于宇宙大爆炸的统统，尤其是在那之前产生的事，为了说清晰我们所不相识的事，我们先来看看我们究竟相识些什么。

现在所相识的宇宙

宇宙大爆炸的想法显现在20世纪早期，其时的科学家发觉人们能看到的全部星系都在往远处移动，这意味着宇宙在膨胀，这件事在科学上被称为“哈勃红移”，宇宙学家试图通过爱因斯坦的广义相对论来弄清晰这个发觉的寄义，由于相干方程形貌了时空与引力是怎样相互作用的，在这个历程里，他们在理论中发觉了膨胀的宇宙，除此之外，他们还发觉了一件奇事，假如沿着这个膨胀的历程往回追溯，那么理论将得出一个和我们的直觉大相径庭的结论，整个宇宙曾经被包罗在一个出发点之中，它的质量庞大，体积为0，密度无穷大。

从“小小的一个点”膨胀为今日看到的众多宇宙，这个历程叫做“宇宙大爆炸”，这便是现在以为的宇宙劈头，许多听说过宇宙大爆炸的人都把它想象成一场爆炸，而且以为这个和炸弹爆炸的场景应该差未几，像这种想象，在大爆炸之前全部的物质都会合在一个非常小的空间里，之后全部的物质向外奔腾整个空间，形成今日所看到的宇宙。

实在真实的宇宙大爆炸远远比这个要庞大的多，此中蕴含着许多至今未解的谜团：

♤第1个谜团：量子引力

宇宙曾经是一个超等小的点，如今天下上的全部工具都曾经共处一地，被挤压成零体积的一个小点，现实上依据广义相对论这个讲得通，但是有了广义相对论，我们才清晰的了解到宇宙在最小标准上是一个很惊奇的地方，它满盈了违背直觉的以概任性规则存在的量子物体，我们以为当质量致密是量子力学效应的紧张性凸显的时间，广义相对论的猜测就会失效，之以是会产生这种事，便是由于广义相对论商议的是质量非常大，空间也非常大的情形下，而量子理论商议的是质量非常小，空间非常小的情形下。

在绝大多数的情形下，这两个理论是井水不犯河水的，但是假如宇宙一开始是质量极其大，但体积又非常小，这两个理论就会显现抵牾，偶然候是不克不及把一个理论的规律推论照单全收的。

举例阐明：

☞丈量一下本身的身高，怎样随着时间长大，然后实验推出我们曩昔的身高，就这么往前推算，那么将会算出本身曾经是一个“奇点”，乃至曾经是个负数，这个结论固然是谬妄的，广义相对论和宇宙大爆炸也是如许的。

由于我们如今还没有包罗相对论的量子理论，以是我们真的不知道怎样猜测宇宙早期产生的事，也便是说开始于“奇点”的宇宙大爆炸途径很大概并禁绝确，在那样的时候引力效应支配了整个宇宙，但是我们如今连怎么样形貌它都不知道。

♡第2个谜团：宇宙为什么这么大

把宇宙大爆炸简洁的看作一场从“一个小点”开始的爆炸，还会带来别的一个题目，实在宇宙是从一个无穷小的点大概是一个量子小方块膨胀而来的，仍旧会有某些事物和我们看到的工具不符合，至少有一条便是宇宙不该该这么大。

举例阐明：

☞宇宙中我们能看到的范畴，假如有一台大功率的望远镜可以或许捕获从迢遥的恒星远程跋涉到我们身边的星光，那么你最远能看到那边呢？

答案：取决于宇宙有多老。

看到了某颗星星，这意味着从那颗星星发出的光子乐成到达了你的眼睛，光子的行进速率有一个极限，也便是“光速极限”，以是当看到一个极其迢遥的工具，看到的实在是很永劫间曩昔的它，也便是说你能看到多远，取决于宇宙从诞生到如今已颠末了多久。

假如宇宙是5分钟之前诞生的，那么最多只能看到（5分钟*光速）这么远的间隔，也许便是9000万千米，这听起来很远，却只是地球到水星的间隔，这便是可观察宇宙的观点。

对付宇宙我们的视野范畴是一个圆球，地球便是“球心”，光从宇宙诞生到如今超过的间隔便是半径，球体半径以内的某一颗 恒星、行星，在最早的时候向地球发出了一个光子，光子方才被我们观察到，这个就限定了我们能看到的界限，在这个球以外的任何恒星、行星发出的光都没有到达地球，以是我们用任何望远镜都不克不及看到它们。

随着时间的流逝，这个球会越长越大，我们也将看到更宽阔的宇宙。每一年我们都市看得更远，由于更远处的物体的光会到达地球，光子以光速来到地球，这意味着我们的视野在以光速变得更宽阔。但是与此同时宇宙中的全部事物也在离我们而去，以是在我们的视觉界限要和这些逃离我们视野的星系竞走，宇宙中的全部星系无法跑得比光速，以是假如宇宙中的万物最早是一个微小而有限的量子点，宇宙大爆炸开始之后在空间中不停的相互阔别，那么视觉界限的扩张速率会比宇宙中的星星阔别我们的速率快，看的越来越远，视线边界很快就会逾越整个宇宙，这就意味着可以或许看到宇宙之外没有恒星的地方。但是如今我们在任何偏向都看不到星空的止境，宇宙仍旧比我们的视界更大，纵然它已经138亿岁了。

♧第三个谜团：宇宙温度都是匀称的

宇宙处于混乱无章的状态，但是它也有同等并且匀称的一壁，这一壁可以在宇宙微波配景辐命中看到这种匀称的性子。

举例阐明：

☞用微波炉加热一块蛋糕，我们知道微波炉加热是从里往外加热的，几分钟之后，蛋糕的中间会变得很热，而外表皮却还没有那么热，为加热的蛋糕丈量温度，蛋糕的正中间会与靠近正中间到处的温度都一样，而靠近外表皮的那一侧温度就比力低。

在地球上对宇宙做同样的丈量温度，我们可以丈量击中地球一壁的宇宙微波配景光子的温度，而且与进入地球另一壁的宇宙微波配景光子的温度举行比力，效果令人非常惊奇，各个偏向的温度都是一样的，也许是2.73K。我们不行能恰好位于宇宙的中间，以是得出如许的结论，整个宇宙的温度都差未几，也便是说比起刚履历过一场爆炸的典范宇宙，更像是一杯开水（由于杯中的开水无论在谁人位置丈量，温度都是一样的）。

“温度匀称”这个征象意味着什么

必要起首明确，来自宇宙微波配景的光子向我们展示了宇宙最早的图景，早期的宇宙比如今热得多、也浓厚得多，在谁人时间宇宙热到连原子都没方法形成，全部物质都处于一种叫“等离子态”的浮动离子状态，电子自由的处处乱窜，由于能量太多它们动的太快，以是原子核就基础没法俘获它们，但是随着宇宙冷却没过多久，统统都变了，温度降落到必然水平，带电的等离子就酿成了中性的气体，电子开始围围着质子扭转，而且形成种种原子和元素，在这个历程中宇宙由不透亮变得透亮。在等离子态这个阶段，光子总会撞到自由往复的电子和离子，但是一旦电子和质子形成了中性的原子，光子就不怎么受它们的影响了，这时间光子可以自由的前去其他地方，对这些光子来说，本来雾蒙蒙的宇宙忽然就变得透亮了。

宇宙一向在变冷，大多数光子仍旧在不受滋扰的飞行，在丈量宇宙微波配景辐射的时间探究到的便是这种光子，惊奇的事变，这些光子的温度，彷佛在任何的偏向都是一样的，无论往哪个偏向看，看到的光子都具有雷同的能量，宇宙微波配景光子非常匀称的，就算颠末了某种永劫间的混淆已经趋于均衡的工具。

举例阐明：

☞让加热的蛋糕冷却很长一段时间，蛋糕的温度也会变得很匀称，最终全部分子的温度都差未几。

但是宇宙中的这些光子非常陈腐，它们在宇宙大爆炸之后不久就显现了，每个光子都拥有138亿岁的年事了，从某一个偏向眺望天空，会看到138亿岁的光子从很远的地方进入我们的眼睛。而假如往相反的偏向看，也会看到同样陈腐的光子从同样迢遥的地方进入我们的眼中，假如这些光子来自宇宙的两头，它们怎么能拥有雷同的能量呢？它们是如何找到时机相互混淆而且互换能量的，要想相互混淆并有同样的温度，这些光子交换的速率就应该比光速还要快，以上全部的题目都把我们引向一个答案，这个答案的名字叫做“暴胀”。

“暴胀理论”

假如宇宙劈头于大爆炸，那宇宙为什么这么大这么匀称呢？

在30年前，对付这个题目科学界还完全摸不着头脑，如今有一个非常有说服力的解说，假如说在宇宙诞生的谁人刹时，也便是在约莫0.00000......1秒的时间里，时空自己布局扩张了1000......0倍，那又会怎么样呢？这个膨胀的速率就凌驾了光速，如许的话以上全部的题目都一次性办理了。

固然时空在一刹时以如许的速率扩张，听起来大概格外谬妄，究竟上物理学家便是想拿这个来解说宇宙为什么这么大、温度为什么这么匀称，他们就把这个历程叫做 “暴胀”，这个料想为什么可以解说宇宙的范围？

可观察的宇宙以光速扩大，但是仍旧比现实的宇宙要小，尔后者的增进速率小于光速。然而“暴胀理论”有那么一段时间，宇宙膨胀的速率是比光速要快的，宇宙内部的工具仍旧受到宇宙速率上限的限定，它们在空间里的速率并不比光速快，但是依据“暴胀理论”，空间自己在膨胀，它制造新空间的速率快于光在此中飞行的速率，这个便是宇宙从一个微小而有限的点膨胀至比可观察宇宙还要大的历程。

在暴胀的历程中，宇宙变得比可观察宇宙更大，一些物质去了非常迢遥的地方，直到到如今还没有吸收到那些物质发出来的光，这个空间扩张的历程非常庞大，宇宙在不到10 ^-30秒的时间里变大了10^25倍，在暴胀完结之后宇宙还在扩张，它的速率本来比之前慢得多，但是暗能量又使这个速率有所加速。如今可观察宇宙，由于它仍在以光速扩张，在可观察的宇宙之外另有很大部门没有被我们观察到。

• “暴胀理论”怎样解说宇宙的匀称

解说这一点意味着找出早期光子相互混淆，从而到达温度匀称的要领，“暴胀理论”以为这些光子在时空快速膨胀之前的某个时间点靠得非常近，如许题目就办理了。

在暴胀之前，宇宙是一个非常小的地方，光子有充足的时间实现平衡，从而到达同样的温度，而一旦暴胀开始，光子就被拆散，而且被送到迢遥的地方，基础没法想象，相隔如许远的光子可以拥有同样的温度，但这只是如今的情形，在暴胀之前它们曾经很亲热的待在一路。听起来很谬妄的“暴胀理论”，就如许把全部的题目都解说清晰了。

令人惊异的是，这个历程到今日仍旧没有完结，如今暗能量仍旧在制造新的空间，只不外速率没有曩昔那么快了，如今“暴胀理论”已经不但停顿在数学论证阶段，有一些观察效果也提供了支持这个理论的证据。

• 要如何证明产生在138亿年前的事呢？

♤究竟上“暴胀理论”预言了今日我们可以在宇宙微波配景辐射的微小荡漾中，看到某些详细的特性，此中一些可以通过观察来证明，固然这并不味着“暴胀理论”必然便是精确的，由于另有其他理论也猜测到了同样的特性。但是这至少让“暴胀理论”越发可信了一些。

♡究竟上我们便是通过这种要领相识宇宙的劈头的，从这些荡漾内里，可以估量出宇宙中的物质暗物质和暗能量的占比，而且把这些信息和宇宙膨胀速率放在一路模仿估算宇宙的年事。

♧空间是一个存在动态改变的，会被比力大的能量和物质弯曲，在宇宙里恰好有适量的物质和能量，使空间连结较为平展的状态，这看起来像是一个惊奇的偶合，“暴胀理论”让这个偶合就变得不那么惊奇了，膨胀恰好偏向于让空间看起来更平展，一个比力大的星星它的外貌肯定比小一点的星星看起来更平，“暴胀理论”早就报告人们空间应该是平展的。

“暴胀理论”与“含糊的天下”

现在关于这些题目的大多数想法都没法得到查验，或许在将来越发聪慧的科学家会想方法查验“暴胀理论”，而且找出让人震惊的实情，现实上物理学家对付暴胀是有一些想法的，好消息是依据此中一个想法，不必要找到任何全新的宇宙标准上的天然作用力，只必要找到一种全新的物质。

☞这个想法是如许的，或许早期的宇宙里满盈了一种不稳健的新物体，它使时空快速膨胀，这个假设听起来很简洁，我们只必要答复下面这两个题目：

• 第1个题目：这种全新的物质是如何让时空膨胀的？

答：理论上说，物质有大概让时空膨胀，广义相对论和引力会导致物质造成弯折和扭曲时空，但这个究竟是一个如何的历程呢？

引力总是让有有质量的物体相互靠近，但是质量和能量另有让时空扩张的特性，那么这就意味着物领会相互阔别，我们可以把这个当做广义相对论的一个小条款，这个特性便是物质的能动张量和压强相，说白了便是在某种负压的条件下，物质是可以让空间膨胀的。

• 第2个题目：这种全新的物质如今去那边了？

答：激发暴胀的物质并不稳健，它最终会衰变大概剖析成正常的物质，早期宇宙中满盈了某些带有负压的工具，这使得时空产生了不行思议的高速膨胀，最终这种激发暴胀的物质酿成了更为常见的物质，猖獗的膨胀就如许制止了，于是又大又热的宇宙中满盈了浓厚的正常物质。

• 暴胀理论自己便是一个“理论”

暴胀理论可以解说暴胀从何而来，暴胀理论自己便是一个理论，它化解了我们对付早期宇宙的许多狐疑，我们并不知道这种惊奇的工具是什么，不外它的这些特性对付物理学家来言并不是格外离谱，在已往几十年里，随着暗能量的发觉，宇宙中完全大概存在激发膨胀的壮大“斥力”，我们已经知道暗能量让宇宙膨胀的越来越快，但是我们并不知道激发快速膨胀的工具又是什么，它和暗能量之间是不是有什么联系关系呢，这个我们如今并不知道。

“宇宙大爆炸”自己已经够神奇了，但是它还干系到一个更大的谜团，为什么会有宇宙大爆炸？宇宙大爆炸之前又产生了什么事呢？

把宇宙大爆炸当成一个特别的时候，其时整个宇宙是一个“微小的点”，时间“t”即是零，统统都来自于这最初的一刻，把这个“微小的点”换成一个“含糊的量子斑块”它大概很小，也大概非常大，把大爆炸换成极短时间以内的暴胀，以及之后有暗能量驱动的一般膨胀，这个题目仍旧故意义，但是我们一定在新的配景下重新来形貌它，我们不再问大爆炸之前产生了什么，我们要问这个“暴胀的量子斑块”从何而来，这个斑块一定酿成我们的宇宙吗？有没有别的的大概呢？这个斑块会再度显现吗？它真的显现过吗？这些题目我们都不知道，不外我信赖这些题目很大概是有答案的，只要有符合的东西，我们就能想方法查找证据，而且解答它们。

宇宙的几种解说：

♤第1种解说：或许答案便是没有答案。

不是全部题目都有让人中意的答案，由于不是全部题目都提得很适当的，“霍金”曾经说过，宇宙大爆炸之前产生过什么和北极的北边有什么，这两个题目没有函意，在北顶点能去的地方只有南边，这里没有更往北的地方了，地球的几任特性决定了这一点，那假如连时空的自己都是宇宙大爆炸那一刻孕育发生的，那么在此之前时空就不存在，我们也不行能知道之前产生了什么。

♡第2种解说：物理定律。

宇宙如今的运转遵照物理定律，宇宙大爆炸也可以用物理学定律去解说，但是我们位于时空内部，对付大爆炸之前产生了什么，我们有大概打仗不到要害信息，暴胀大概会毁失之前的天下，没有留下任何可供我们发觉和研究的线索。

♧第3种解说：宇宙位于超大黑洞内部 。

或许统统的要害都在于黑洞，暴胀理论的焦点题目，便是激发暴胀的致命物源自于黑洞，在黑洞的视界内部，物质会受到强力的挤压，激发暴胀的负压是在黑洞内部形成的，大概我们的宇宙便是位于一个超大黑洞之内。

♢第4种解说：轮回。

大爆炸大概不止产生了一次，我们所知道的那次只是此中之一，在迢遥的将来，宇宙中膨胀的历程大概会产生逆转，导致宇宙塌缩，也便是所谓的大挤压，这种挤压会把全部的恒星、行星另有暗物质都挤进一个微小而致密的斑块里，并激发一次新的大爆炸，挤压再爆炸、再挤压再爆炸......，这是一个周而复始的轮回。

☆第5种解说：神奇物质衰变。

具有负压的神奇物质膨胀的很快，而且在膨胀的历程中孕育发生了更多神奇物质，只管这种神奇物质会衰酿成正常的物质，但是它有大概衰变的并没有那么快。假如这种工具孕育发生的速率快于衰变的速率，那么宇宙就会一向暴胀下去，由于新孕育发生的神奇物质总是比衰变的物质多，神奇物质激发的暴胀历程如今还在陆续产生，也便是我们还处在暴胀的历程中。

结语

在汗青上许多理论完成了从非科学到科学的超过，在科学技能的发达水平足以探测原子之前，物质由微小微粒组成的想法早就存在了，而有了更壮大的新东西，如许的理论才气从哲学进入科学范畴。

对付时间标准，我们在地球上只不外是一个短暂的刹时，但是我们在这一刹时审视宇宙，张望宇宙的最远处查找线索，回到时间的原点，总有一天我们会明确“暴胀”从何而来，并在这个历程中相识新物质的诞生以及其新特性。

宇宙的出发点是怎样的？宇宙大爆炸之前究竟产生了什么？我们会在另一边找到什么工具呢？如今这些都是哲学题目，但是在将来的某一天，他们有大概具有科学意义，而我们的子女会知道题目的答案，今日的哲学或许便是来日诰日的科学。

#423头条知识节##科学有实情#