题目

宇宙没诞生之前是什么样

提问时间：2020-07-24

答案

近日,美国科学家对宇宙未来的景象进行了预测,他们认为宇宙死亡和重生的循环是很可能的.当现在的人类文明消失,我们所处的星系死亡,甚至宇宙毁灭的时候,下一个宇宙的诞生和发展也许会重现我们过去、现在和未来的一切.或者,当宇宙的真空突然变成某种完全不同的物质时,宇宙可能会有一个非常奇特的结局.
宇宙诞生于一个点,未来观测者将通过研究星系中的恒星来解释太阳系的产生
大约在150亿年前,除了一个微小的点,其他的一切都不存在.而这个将所有物质都高度密集的点,有着难以想象的高温.某一时刻,这个点突然发生了巨大的爆炸,在此过程中产生了时间、空间、物质和能量———宇宙就这样形成了.这就是根据天文观测和爱因斯坦的相对论,现代天文学界和物理学界普通认同的宇宙诞生的观点,也就是我们经常听到的大爆炸理论.
随着大爆炸的产生,宇宙不断的膨胀,而宇宙膨胀的过程中产生了宇宙中的各种物质,包括我们的地球和随之出现的人类以及人类文明.但是,宇宙并不是永远的膨胀下去,科学家认为,宇宙最后将停止膨胀,并由于星系重心吸引力作用向内部塌缩,使所有星系越聚越紧,最后形成一个紧密的物质团,从而摧毁宇宙中所有的生命,最终变回一个高度密集的点.
当然,大爆炸理论认为今天的宇宙仍在继续膨胀,于是人们不禁好奇,如果宇宙塌缩成一个点以后,并再次发生大爆炸的时候,宇宙膨胀的过程中会不会再次诞生同样的物质,甚至重演人类的文明史呢?
美国科学家对宇宙未来的景象进行了预测,他们同样提出这样一个疑问：如果人类和人类所掌握的知识最终消失,那么未来能够代替人类出现的有智力的生物将如何研究空间?他们能否想得出“宇宙大爆炸”这种理论,或者能否重新发现相对论这一学说呢?
美国俄亥俄州凯斯西储大学的理论物理学家劳伦斯·克拉斯相信,将来会有一个人能成为下一位爱因斯坦,并重新发现广义相对论.他甚至希望未来的观测者将能够通过研究我们星系中的恒星来解释太阳系是如何产生的.那么,照这样推理,或许将来的某一天历史将会重演,甚至我们每一个人都将再次生活在这个宇宙当中.
如果不了解宇宙的过去,很难预测宇宙的未来
中国科学技术大学交叉学科理论研究中心教授,中国科学院理论物理所研究员李淼,在接受记者采访时表示,事实上,关于宇宙的起源和未来,科学家至今也没有完全搞清楚,仍然还是一个谜.
由于大爆炸理论无法对宇宙的最终结局下定论,因此,美国普林斯顿大学的天文学教授保罗·斯坦哈特与英国剑桥大学教授尼尔·图罗克曾提出宇宙将永远不会结束,而是处于从生长到消亡的不断循环过程中.而大爆炸既不是宇宙的起点也非终点,只是宇宙的两个不同阶段中间的“过渡”.如今的宇宙就是在上个宇宙的尘埃中诞生的.
其实从严格意义上来说,目前我们还无法预测宇宙的未来.“作为一般人,很可能最关心宇宙的未来会是什么样子.作为宇宙学家,关心的问题恰恰相反,他们最关心宇宙的过去是什么样子.”李淼认为,宇宙学作为一种实证科学,必须靠研究宇宙史留下的化石,结合我们的物理知识,来“推测”过去.如果过去不能研究清楚,一些关键的细节不能确定,将来就很难预测.何况,宇宙的将来实在是太遥远的将来,与我们的目前没有太大的关系.
焦点对话
针对美国科学家提出的最新理论,本报记者与李淼研究员进行了一次关于宇宙诞生以及宇宙轮回等问题的深入探讨.
记者：宇宙的“外面”是什么?
李淼：事实上,关于宇宙到底是有限还是无限,从观测的角度来讲,目前还没有一个肯定的答复.但有一点可以肯定的是,宇宙是无边的,既然没有边,也就无所谓宇宙之外一说了.
记者：宇宙到底有多“大”?
李淼：起码需要光走一百亿年,能够知道这一点,已经是天文学上了不起的成就了.如果将宇宙想象成一个三维球面,目前我们所能看到的宇宙只是这个球面极小的一部分,绝大部分的球面我们还未能看到.不过,随着科学技术的发展,我们的宇宙视野也许还将不断扩大.
记者：大爆炸之前发生了什么?到底是什么引起了大爆炸?
李淼：解释这个问题,首先必须解释一下时间这个概念.在物理学上,我们用运动这个概念来定义时间.换句话来说,没有运动,也就没有了时间,假定一切是静止的,就无从谈时间.
宇宙学的研究表明,时间也许在将来是无限的,在过去却不是,有一个起点,
就是大爆炸的那一点.在大爆炸之前,没有时间.因此,“大爆炸之前”这个概念是错误的.这就好比去寻找比南极更南的一点没有意义一样.宇宙大爆炸仅仅是一种学说,是根据天文观测研究后得到的一种设想.
记者：宇宙还有没有可能重生?我们的历史是否会重演?
李淼：严格意义上来说,无法预测宇宙的未来.这主要是因为我们对暗能量的观测还没有那么精准.如果暗能量是宇宙学常数,那么宇宙就会一直膨胀下去,如果不是一个常数的话,那宇宙的结局就很难讲了.
如果宇宙塌缩成一个点时,有的理论认为它有可能再次发生爆炸,恒星、行星、甚至具有生命的天体将再次出现,历史将重演.这也就意味着不仅过去有个时间起点,在未来,同样也有一个时间起点,如果是这样的话,很多物理定理就失效了,而用什么理论取代我们现在还不了解.
而有的理论认为宇宙会加速膨胀,支持这个理论的人甚至认为宇宙有可能不只是一个,而是有无数种可能的宇宙,各自有着出于偶然原因形成的不同物理规律.
关键词
暗物质
1998年对许多遥远超新星的观测发现,宇宙正在加速膨胀,而非人们通常认为的减速膨胀它显示宇宙有一个相当于宇宙学常数的暗能量成分存在.而宇宙能量密度由4.4%的强子物质（发光物质）、22.6%的暗物质(不发光物质)和73%的暗能量组成.
宇宙常数
爱因斯坦为了构造静态宇宙学解,在其引力场方程中加入了一个常数项,这一常数就是著名的爱因斯坦宇宙学常数.最近的天文观测证实,宇宙正在加速膨胀,这表明,宇宙能量密度中包含有相当于宇宙学常数的一个成分.