如果把宇宙歷史拍成電影倒著放,你會看到什么?星系和星云像被吸進漩渦般收縮,最終坍縮成一個轉瞬即逝的能量針尖——這就是我們都知道的大爆炸。然后,屏幕黑了。
問"那之前呢"向來是禁忌。科學家和哲學家會告訴你:這就像問"北極的北邊是什么",是個無意義的偽問題。
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但倫敦國王學院的物理學家Eugene Lim不這么想。過去幾年,他和一些同行琢磨出了一種"掀開簾子"的辦法。雖然描述那個時代的方程無法精確求解,但有時候近似解也夠用——而結果出人意料地豐富。
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這項被稱為"數值相對論"的技術,不僅切開了大爆炸附近的理論迷霧,還暗示了一些更離奇的可能性:也許存在其他宇宙,它們比我們的更古老,甚至可能與我們的宇宙發生過碰撞。
"我覺得這會越來越主流,"Lim說,"因為越來越多人發現它有多強大。"
大爆炸理論的雛形其實來自一位比利時神父。1927年,Georges Lema?tre提出,觀測到的星系退行現象最好用一個膨脹的宇宙來解釋。他進一步推測,膨脹的宇宙必然始于一個單點——他稱之為"原始原子"。這場爭論持續了三十多年,直到1964年,物理學家Arno Penzias和Robert Wilson探測到了宇宙微波背景輻射(CMB),也就是常說的"大爆炸余暉"。這種遍布天空的光紋,確鑿證明了宇宙始于一個熾熱致密的狀態。
但物理學只能帶我們走到這里。我們可以倒帶到約137億年前,那時宇宙是一個極度致密的能量球——"熱大爆炸"階段。再往前,地圖就空白了。有人把大爆炸想象成密度無限大、時間開始的那個奇點,但我們沒有任何證據表明這種奇點真的存在,也沒有方程能描述它。
這就是Lim等人試圖突破的邊界。他們的工具是超級計算機上的數值模擬:不是追求解析解,而是用暴力計算逼近答案。就像在迷霧中用手電筒掃射,雖然照不亮全貌,但能瞥見輪廓。
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初步結果已經讓人坐直了身子。某些模擬中,宇宙在大爆炸之前似乎并非"無",而是某種更復雜結構的一部分——可能是另一個收縮中的宇宙,也可能是與我們宇宙發生過"擦碰"的平行世界。這些畫面還遠稱不上證據,但它們把"之前"從一個哲學禁區,變成了一個可以動手計算的問題。
當然,近似解的代價是模糊。Lim很謹慎:這些結果告訴我們什么是可能的,而非什么是確定的。但即便如此,能有一個"可能"的清單,也比對著黑屏發呆強。
接下來的問題是:這些模擬的預測,有沒有辦法驗證?宇宙微波背景輻射上會不會留著碰撞的疤痕?原初引力波的波形是否攜帶了前宇宙的記憶?這些都在下一代探測器的目標清單上。
一百年前,Lema?tre的"原始原子"被嘲笑為神學偽裝成科學。今天,他的繼承者們用服務器農場和偏微分方程,繼續追問那個被認定不可追問的問題。屏幕還沒亮起來,但至少,有人找到了電源開關在哪。
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