宇宙大爆炸？其实是大凝结！

一种新不雅点认为，宇宙年夜爆炸不是一切的起头，而是一个改变的时刻。

年夜爆炸的神秘面纱

人们经常把宇宙年夜爆炸与美国天文学家爱德文·哈勃联系起来，但它的发源可以追溯到比利时神父、天文学家乔治·勒梅特。20宿世纪20年月末，勒梅特曾不雅察到宇宙在膨胀，他猜测宇宙在好久之前是一个“原始原子”，它逐渐膨胀，最终变为我们今天看到的一切。

这个“原始原子”是什么？它从哪里来？霍金曾说过，问年夜爆炸之前发生了什么就像问海说神聊极的海说神聊部是什么。他认为，既然时候自己就在那一时刻被缔造出来，再问之前发生了什么就毫无意义了。这并没有阻止其他物理学家试图回覆如许的问题。勒梅特本身就曾提出过“凤凰宇宙理论”，认为宇宙像凤凰一样，能涅槃更生。他认为，宇宙的膨胀会放缓，然后逆转，最终坍缩当作一个新的原始原子，然后再一次发生年夜爆炸，宇宙又一次更生。

本宿世纪初，一些物理学家还提出了所谓的“火宇宙理论”，认为我们地点的宇宙其实是一个有着更高维度的、极其弘大的宇宙的一小部门。年夜爆炸是这个高维宇宙的两个部门发生碰撞发生的，碰撞后形当作了我们地点的三维空间。

其他一些提议加倍疯狂，好比一种按照暴胀理论给出的猜测。暴胀指的是宇宙早期急速膨胀的过程，它由能量随机波动引起，但这种波动随时随地都可能发生。这不仅意味着我们宇宙的某个处所会在某一天俄然暴胀为一个新的宇宙，并且还表白我们的宇宙可能是从某个古老的宇宙中暴胀出来的。

无论是凤凰宇宙理论、火宇宙理论，仍是暴胀理论，它们都试图揭开年夜爆炸的神秘面纱。然而，它们都无法精确地描述年夜爆炸的关头时刻事实发生了什么。

年夜爆炸那一时刻

年夜爆炸源自我们最好的引力理论——广义相对论。广义相对论认为，恒星和行星能扭曲本身四周的时空，这种扭曲发生了引力。我们从天文不雅测中知道，时空在膨胀，按照广义相对论，这意味时空在曩昔某个时刻必需是一个别积无限小的、密度无限年夜的点，被称为奇点。但那时空变得越来越小时，量子力学相关的效应必需考虑进去。然而，广义相对论与量子力学理论很难融合，这给研究年夜爆炸那一时刻带来了极年夜的坚苦。

在曩昔的几十年里，物理学家一向在测验考试把这两个理论融合当作一种量子引力理论，并取得了很多进展。例如，一种路子是把时空算作非持续的，认为它是由一个个“时空原子”组成的。

另一些物理学家一向在测验考试绕开这个坚苦，去研究年夜爆炸那一时刻，他们起首想到的是水。

若是时空是流体

想象一下把一桶水浇在你的头上。水是由很多受到量子力学支配的分子组成的，可是你不需要知道细节就知道你的头发会被淋湿。你甚至可以用流体力学切确地计较出水是若何流动的，而流体力学早在量子理论提出之前就存在了。若是流体力学许可我们切确地描述流体，而不去纠缠分子的细节，那么也许有一种法子能切确地描述时空，而不需要知道涉及到“时空原子”的细节。

这种类比并不仅仅是概况上的。在曩昔几年里，物理学家操纵流体系体例造了一些模子，发现它们与时空自己十分相似（拜见拓展阅读）。一些物理学家认为，时空不只像一种流体，它其实就是一种流体。

若是真是如斯的话，时空也许会有多种状况，能发生近似的相变。我们知道，水有三个常见状况，别离是冰、液态水和水蒸气。它们都是由水分子构成的，可是这些分子之间的彼此感化是分歧的。在水蒸气中，分子四处飘零，彼此间的感化力很弱。然而，若是它们撞上窗户上冰凉的玻璃，它们就起头挤在一路，由气体固结当作液体。

物理学家认为，正常的时空近似液态水一样，它有着时候和几何布局。若是时空变为近似水蒸气的话，“时空原子”仍会存在，但时空此时是一种没有时候和几何布局的异域宿世界。

物理学家对这种理论不竭完美，取得了不错的研究当作果。一个推论是，宇宙起头时发生的年夜事务不是一场年夜爆炸，而是一次急速的相变，从近似水蒸气的状况固结当作近似液态水的状况。这意味着宇宙底子没有一个明白的初步，我们所认为的年夜爆炸只是一个固结的刹时（见图示“流体时空”）。这个刹时可以被称为“年夜固结”，若是让时候倒流的话，那么这个刹时则是“年夜沸腾”。

那么，在年夜固结另一边的时空是如何的？

在阿谁时空中，我们所熟悉的时候和空间概念将不复存在，没有所谓的“上下前后摆布”以及“曩昔、此刻和将来”，所以我们很难用说话来形容它们。这近似水中的鱼试图想象水蒸气一样坚苦。

“年夜固结”理论受到了很多其他物理学家的接待，可是今朝没有任何证据能证实它是准确的。物理学家正在测验考试用它来推导出一个可被验证的推论，来查验理论自己的准确性。他们起首要做的，则是想法子用数学描述阿谁近似水蒸气的时空。这项工作无疑是极为坚苦的，但这些物理学家筹办接管这一挑战，用他们的话讲，那就是“尽力做一条跃出水面的鱼”。

拓展阅读

用流体模拟时空的尝试

越来越多的尝试表白，时空和流体之间存在很强的相似性。例如在2001年，来自美国的物理学家研究了一种特别的流体，叫做玻色-爱因斯坦凝集态。这种流体是由一堆处于超冷情况下的原子构成，这些原子就像士兵一样，能整洁齐截地勾当，使它们看起来如统一个单一的原子。物理学家经由过程调整磁场限制这种流体，使其短暂膨胀，然后爆炸。爆炸发生的粒子对喷流，近似于年夜爆炸后物质的发生。

在2016年，来自以色列的物理学家利用了近似的手法，用玻色-爱因斯坦凝集态模拟出了一个黑洞。黑洞是一种任何物质包罗光线都无法从中逃离的天体，近似于水面上的漩涡。这个模拟是为了检测关于黑洞最闻名的展望之一：黑洞会发生辐射，即霍金辐射。公然，物理学家不雅察到了这个模拟黑洞也会发生近似霍金辐射的工具。