宇宙是诞生在一个实体里面吗?

这是网友提出的问题,他问的是:请问天文学家宇宙大爆炸前太空是实体吗?

我不是天文学家,但我会鹦鹉学舌,将一些科普常识搬来与各位共享。

大爆炸宇宙模型还是一个科学猜想,但这个猜想经历了100多年的验证,已经有许多证据支撑,而几乎没有一例反证来证伪。

这些证据我在过去的文章中多有论述,这里就不多讲了。

根据大爆炸宇宙论模型,宇宙大爆炸发生在138亿年前,是由一个奇点膨胀开来的,到现在可观测宇宙直径约930亿光年。那么在宇宙大爆炸发生前,我们宇宙是什么样子呢?

其实有这种想法的人本身就是一个悖论。这里面包含着宇宙大爆炸前没有宇宙,怎么还会有“我们宇宙是什么样子呢”这么个问题?这个问题应该是不存在的。

因此所谓“宇宙大爆炸前太空是实体吗”同样是一个悖论。“太空”本身就是我们宇宙的一个事物,宇宙大爆炸前哪来的太空?就更别说实体了。

有这种观念的人,是把自己局限于我们现实世界这个“笼子”里来思考了。

他们把宇宙没有诞生前当做了黑夜中我们现在的空间,然后想象着在这漆黑的夜空放了一个烟花,于是宇宙出现了。他们想象,在这个烟花以外,依然是漆黑的夜空,烟花之中就是我们的宇宙。

事实完全不是这样的。

我们无法用现实中的一切来描述宇宙诞生之前,因为时空是宇宙诞生后的产物。在宇宙诞生前,没有时间,没有空间,也没有物质,就是什么也没有,怎么有实体呢?

现在的理论是,我们所有的理论都无法追溯到奇点之前的事物,因为奇点就是时空的终结之处,我们所知的所有一切都在奇点处消失,一切化为虚无。

这种虚无不是我们了解的这种空间虚无,而是连空间也没有的虚无。

量子理论给了人们窥探大爆炸前的样子提供了一丝曙光。

量子力学理论上认为,人类永远都无法知悉宇宙大爆炸之前的事物,即便大爆炸之后也只能够了解普朗克时间以后的事物。

何谓普朗克时间?就是量子力学理论得出的最短时间尺度,为10^-43s。也就是1千亿亿亿亿亿分之一秒。量子力学认为,这是人类能够了解事物的时间极限,在这个时间以后,理论上认为是可以认识的;但在这个时间之前,任何事物都没有意义。

现在的大爆炸宇宙模型描述的时间简史,就是从普朗克时间开始的。

虽然如此,量子理论还是给大爆炸前的虚空状态做了一些假设:宇宙大爆炸前,一片虚空,就是没有时间、空间、物质的那种虚空,但在这些虚空中还是充满了量子涨落的不确定性。

所谓量子涨落就是认为在真空中存在巨大零点能。

这种能量会以虚粒子对的形式不断随机的出现,又会正负相碰撞而湮灭,这种出现和碰撞是基本对称的,这种对称性几乎达到完美状态。

但坏就坏在“几乎”,或者说好也好在“几乎”。因为正是这个“几乎”完美出现了极其小概率的差异,也就是“破缺”。这种破缺让一个虚粒子对其中的一个逃逸了,爆发了,就形成了我们的世界。就是这个“破缺”,造就了宇宙,造就了太阳系,造就了地球,出现了生命和人类。

真空零点能的理论基础来自“海森堡不确定性原理”,其存在已经被证实。

1948年,荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔提出了一项检测这种能量的方案,实验的方法是将两块金属板靠拢,在排除任何作用力前提下,它们会产生相互靠拢的力,靠得越紧这种吸力会越大。

人们把这种状态做“卡西米尔效应”。1996 年,物理学家们首次对“卡西米尔效应”进行了测定,验证了这种效应的存在,测量结果与理论值相差不到1%。

如果这种能量真实存在,将为未来人类能源开发打开一个金库,人类深空远航可以不带任何燃料永久的航行下去。许多科研机构都在开展这方面的实验,有一些宣称取得的进展。

这个理论里面局部有一些似乎违背了能量守恒定律的现象,由此有人又重拾起了永动机的论调,为此使得一些实验具有争议。

虽然真空零点能已经得到科学界的普遍承认,但一些利用真空能的研究项目却没有得到主流科学的承认,甚至许多研究被认为是骗子。因此这种能量的开发和利用看来还任重道远。

至于宇宙大爆炸前是不是这种量子真空涨落现象呢?谁也说不清,而且是无法验证的。

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