宇宙大爆炸之前究竟发生了什么？

根据国外媒体的报道，大爆炸通常被认为是一切的开始:大约138亿年前，哈勃体积发生了剧烈的爆炸，一切都来自虚无。

但是在大爆炸之前，情况如何？

简单的回答:我不知道。一个更长的答案是:在大爆炸之前可能会有很多很多事情，每一件都极其复杂和痛苦。

开始

我们必须首先理解什么是大爆炸。

"大爆炸是时间的瞬间，而不是空间的一个点."加州理工学院的理论物理学家肖恩·卡罗尔指出。

你想象中的大爆炸可能是这样一个场景:一个微小的、极其密集的点突然爆炸并膨胀成虚无。现在你可以把这种想象从脑海中抹去。卡罗指出，首先，宇宙在大爆炸时不一定很小。是的，哈勃体积中的所有东西(直径930亿光年、包含至少2万亿个星系的球形空间)都被挤压到直径小于1厘米的狭窄空间中。但是在哈勃体积之外，可能有许多地球人无法观察到的东西，因为光在138亿年内无法走那么远。

所以卡罗说宇宙在大爆炸时可能非常小或者无限大。因为我们看不到观察范围之外的事物的过去。我们只知道当时宇宙非常非常稠密，膨胀速度非常快，密度也迅速下降。

实际上，宇宙之外不应该有任何东西，因为宇宙的定义是包括一切。因此，当大爆炸发生时，一切都比今天更密集、更热，但没有比最近更多的“外部”事物。你可能想打开上帝的视角，想象你自己站在一个虚空中，看着大爆炸前的“婴儿宇宙”。但是卡罗指出这是不可能的。这不是宇宙向空间的膨胀，而是空间本身的膨胀。

“不管你现在在宇宙中的什么地方，如果你回到140亿年前的自己，你将会回到同样极其炽热、稠密和迅速膨胀的状态。”卡罗尔说。

没有人知道宇宙到底发生了什么，直到大爆炸后一秒钟，宇宙冷却到足以让质子和中子碰撞并结合。事实上，许多科学家认为宇宙在这一秒钟内经历了指数膨胀过程。这个过程可以平滑空间和时间的纹理，也可以解释为什么宇宙中的物质今天分布如此均匀。

在大爆炸之前

在大爆炸之前，宇宙可能是一个无限延伸的极热的致密物质。由于某些原因，这些物质在大爆炸之前可以保持稳定。卡罗指出，这个极其稠密的宇宙可能被量子力学所主宰，这是一个非常小规模的物理定律。随后的大爆炸代表了经典物理学取代它并成为宇宙进化的主要驱动力的时刻。

霍金认为这一刻是关键。他指出，大爆炸前的所有事件都无法测量，因此也无法定义。霍金称之为“宇宙没有边界的理论”:他认为时间和空间是有限的，但是没有边界，没有起点和终点。就像地球是有限的，但却是无限的。

“由于大爆炸前的事件没有一个产生可观察到的结果，我们不妨把它们从理论上切断，并宣称时间始于大爆炸。”霍金在2018年的一次采访中说道。

还有另一种可能性:在大爆炸之前，可能还有其他值得探索的东西。有一种理论认为，大爆炸不是时间的起点，而是对称的中心点。根据这个理论，在大爆炸之前，有一个宇宙和今天的宇宙完全一样，但是熵的变化规律不是逐渐增加，而是逐渐减少。

卡罗指出，本质上，熵增加的方向(即系统的无序)是时间箭头的方向。因此，在这个镜像宇宙中，时间的流逝也与现代宇宙相反。对于那个宇宙来说，我们的宇宙已经是过去了。该理论的支持者还认为，在这个镜像宇宙中，其他宇宙特征正好相反。例如，物理学家大卫·斯隆指出，另一个宇宙中分子和离子的不对称性(手性)与我们的相反。

有一种相关的理论认为，大爆炸并不是一切的开始，而是宇宙从收缩转变为膨胀的时刻。“大反弹”理论认为，随着宇宙继续膨胀、收缩和膨胀，将会有无数次大爆炸。但卡罗指出，这些理论的问题在于，它们没有解释宇宙为何或如何从膨胀状态变成收缩状态，以及从高熵状态变成低熵状态。

卡罗尔和她的同事陈纯甄也提出了他们自己对大爆炸的想法。2004年，两位科学家提出，我们所知的宇宙可能是母宇宙的“后代”，是从母宇宙剥离的一小块时空。

卡罗说这就像放射性原子核的衰变过程:当原子核衰变时，它释放出一个α或β粒子，母宇宙也是如此，只是它释放的不是粒子，而是子宇宙，数量可能是无限的。“也许是一些量子涨落导致了这个结果”。卡罗尔说。这些子宇宙是“真正意义上的平行宇宙”，不会相互影响。

你可能认为这些理论听起来不可思议，事实上它们确实如此，因为科学家甚至看不到大爆炸的时刻，更不用说大爆炸前的情况了。然而，卡罗指出，仍然有探索的机会。2015年探测到的由星系间剧烈碰撞产生的引力波提供了这样一种可能性，我们或许能够利用引力波在大爆炸后的关键一秒钟内揭开宇宙膨胀的各种未解之谜。

卡罗说，理论物理学家还有很多工作要做，比如对量子重力等效力进行更精确的预测。

“我们甚至不知道我们在寻找什么，除非我们有理论可以参考。”卡罗尔指出。(树叶)