假如宇宙誕生於180億年前的大爆炸,那大爆炸之前是什麼?

包龍星



很難想象在大約137億年前,整個宇宙都是以奇點的形式存在的。根據大爆炸理論,宇宙中的所有物質-所有的空間本身,都以比亞原子粒子還小的形式存在著。

一旦你想到這一點,一個更困難的問題出現了:發生在大爆炸之前的是什麼?

只考慮質量對時間的影響。行星的巨大質量扭曲了時間-對於地球表面的人類來說,製造時間的速度比軌道上的衛星要慢一點。這種差別太小,難以察覺,站在大石頭旁邊的人的時間甚至比單獨站在田地裡的人的時間更慢。大爆炸前的奇點佔據了宇宙中所有的質量,有效地使時間停滯。

按照這條邏輯,“大爆炸之前存在的是什麼?”這個問題從根本上是有缺陷的。根據愛因斯坦的相對論,時間是在原始奇點擴大到目前的大小和形狀時才產生的。

這就結了?遠非如此。在愛因斯坦去世後的幾十年裡,量子物理和一系列新理論的出現重新引發了有關大爆炸前宇宙的問題。

如果我們的宇宙只是另一個更古老的宇宙的產物呢?一些天體物理學家推測,這個故事是由宇宙微波背景(CMB)大爆炸遺留下來的輻射造成的。

天文學家第一次觀測到CMB是在1965年,它很快為大爆炸理論製造了問題,這些問題後來在1981年用膨脹理論得到了解決。這一理論要求宇宙在其存在的最初幾分鐘內迅速膨脹。它也解釋了CMB中的溫度和密度波動,但要求這些波動應該是均勻的。

事實並非如此。最近的測繪工作實際上表明宇宙是不平衡的,某些區域的波動大於其他區域的波動。一些宇宙學家認為,這一觀測結果支持了我們的宇宙是由母體宇宙形成的證據。

在暴脹泡沫宇宙理論中,這一概念甚至更深入:通脹泡沫無窮無盡的進展,每個泡沫都成為一個宇宙,每一個誕生的泡沫都是在一個不可估量的多元宇宙中產生的。


還有一些模型是圍繞著大爆炸前奇點本身的形成而建立的。如果你認為黑洞是宇宙垃圾的壓縮器,它們是所有原始壓縮的主要候選者,所以從理論上講,我們膨脹的宇宙可能是另一個宇宙中的黑洞產生的白洞。白洞是一種假想的物體,其作用方式與黑洞相反,它釋放出能量和物質,而不是吸進去。把它想象成宇宙排氣閥。一些科學家提出,我們的宇宙可能是在一個黑洞中誕生的,我們自己的宇宙中的每個黑洞也可能包含不同的宇宙。

其他科學家將奇點的形成置於一個被稱為大反彈的循環之中,在這個循環中,我們不斷膨脹的宇宙最終會在一個叫做大坍縮的事件中塌縮。再一次出現奇點,宇宙就會在另一次大爆炸中膨脹。這一過程將是永恆的,因此,宇宙所經歷的每一次大爆炸和大坍縮都將只不過是進入另一個存在階段的重生而已。


我們將討論的最後一個解釋也支持週期性宇宙的觀點,這得益於弦理論。它推測,新的物質和能量每一萬億年出現一次,當兩個額外維度的膜,在我們宇宙之外的一個區域發生碰撞。

大爆炸之前存在什麼?這仍然是一個懸而未決的問題。也許什麼都沒有。也許是另一個宇宙,或者是我們自己的另一個版本。也許是宇宙的海洋,每個宇宙都有一套不同的法則支配著它的物理實相。


趣味說


宇宙大爆炸理論只是一種假說,並不是真理。但這種假說得到了科學界的普遍認可,因為有大量的證據支持,比如引力紅移。

目前大爆炸理論認為,宇宙誕生於138.2億年前,而不是題主說的180億年前。

在138.2億年前,一個奇點爆炸了,瞬間炸出來物質,空間,時間。至於奇點為什麼會爆炸,我們根本不知道,目前已知的所有有關宇宙的規律在起點處都會失效。


因為我們現有的宇宙知識框架是基於大爆炸之後的宇宙建立的,大爆炸之前我們一無所知。宇宙大爆炸的奇點和黑洞內部的奇點一樣,都是體積無限小,質量無限的點。不同的是宇宙大爆炸的奇點會爆炸,而黑洞內部的奇點不會。

大爆炸之前是什麼樣子?

科學家曾經提出來了泡泡宇宙模型用來解釋這個問題,科學家們認為我們的宇宙其實是其他泡泡宇宙相互撞擊產生的,就相當肥皂泡相互撞擊會融合成新的大肥皂泡一樣。


但是這種假說並沒有解決人們的困惑,人們還可以繼續問,那泡泡宇宙又是怎麼產生的?

其實這就是人類思維能力的缺陷了。就和無限小還是否可以繼續細分的問題一樣。

這是一種思維定勢,類似的還有,上帝既然是萬能的,那麼它能自己殺死自己嗎?

我打算換個思路解釋宇宙的誕生。

如果我們的手機軟件有記憶功能,它可以記錄每次開機以後的手機運行情況,比如在開機第十分鐘打遊戲了,在開機第20分鐘聽音樂了...。直到開機第5個小時,我打開個一款名為“人類”的軟件。這個軟件產生了人類文明,這裡面的人類開始思考自己是如何而來的,那麼他們就研究其他軟件的運行記錄得出一些知識。他們知道推算出開機時間為5個小時,並在第20分鐘聽過音樂,就相當我們通過研究宇宙規律知道了46億年前地球誕生。


但是他們肯定不知道開機之前是什麼樣子?他們也不知道他們被運行在手機硬件上,更不知道更高維度的人類正在屏幕上操作他們。

因為軟件裡的人類永遠都不知道真實的人類是何樣的,更不知道真實人類的歷史,政治和經濟規律。然而真實的人類和他們一樣,也在思考宇宙大爆炸之前是什麼?


科學認識論


目前,宇宙大爆炸學說是解釋宇宙起源和演化的最主流理論,有大量理論計算和太空探測結果給予支持。宇宙大爆炸理論可以解釋宇宙背景輻射,星系紅移,星系演化以及類星體等。很多試圖挑戰宇宙大爆炸的理論都無法對以上現象進行解釋,而且逐漸被各種太空觀測結果所否定。

首先,宇宙的年齡也不是題目中談到的180億年,2001年,NASA發射的威爾金森背景輻射各項異性探測器對來自宇宙最古老輻射進行了研究,得出宇宙年齡為137億年,誤差~1% 。2009年5月,歐洲航天局發射的普朗克巡天者衛星,公佈了最新的宇宙微波背景輻射全天圖,據此計算宇宙年齡是138.2億年。

對於觀測到的宇宙背景輻射和宇宙正在加速膨脹這些事實,都意味著宇宙存在著一個開端,宇宙大爆炸理論就認為宇宙始於一點,隨後向周圍劇烈膨脹,物質在空間內向外擴張。隨著宇宙膨脹,暗能量越來越強大,引力越來越弱,使得膨脹轉為加速。

對於宇宙大爆炸之前是什麼樣的情況,無人能夠知曉,人們只是猜測是大爆炸是一種真空能量的釋放,在宇宙誕生之前,時間和空間處在量子化的狀態,不具有我們現在連續時間和空間的概念,也就是之前並沒有時間和空間,所以題目中大爆炸之前是什麼樣的,這種問題是不成立的。


量子實驗室


首先要糾正提問者的說法,宇宙的年齡不是180億年,而是137億年。這個數據是準確的,這是通過宇宙微波背景輻射的觀測而確定的。至於宇宙大爆炸之前,會是一個什麼樣的狀態,目前還不知道。以現在的物理學知識,只能掌握奇點爆發幾分鐘以後的情況。對於探測奇點處的情況,以目前的科學能力是做不到的。沒有任何一種科學理論可以做到這點。

不過,這不妨礙科學家做出一些推測。一般認為,奇點之前是一無所有的。既然是一無所有,就是連虛空也不能存在,是真正的空,純粹的空。但是,這樣是不符合哲學的觀點的。於是有人提出,奇點之前的空,不是絕對的空,也是有一些“東西”的。比如,有科學家假設存在一個狄拉克海,由於量子漲落效應,誕生了宇宙膜。宇宙一開始很小,就是奇點本身,奇點自身膨脹,就是宇宙的膨脹。宇宙的膨脹之力,來源於暗能量。


懷疑探索者


施鬱

(復旦大學物理學系)

不存在“大爆炸之前”這個概念。打個比方,這就好比,如果時間是上帝創造出來的,那麼在這之前,就沒有時間這個概念。

描述宇宙引力的理論基礎是廣義相對論,而另一個基本物理理論是量子力學。霍金曾經在二者的綜合上作了初步工作,用海森堡不確定關係證明, 隨著時間和空間尺度越來越小,時間和空間的區別也越來越小。這可以用於大爆炸開始的時候。當時時空是個微觀的4維超球面,有限但是無界。在這種情況下,沒有時間。所以大爆炸不再是個奇點。這就好比在地球的北極,沒有北方。

惠勒用量子宇宙學也討論過這個問題,認為有向未來傳播的波函數和向過去傳播的波函數,大爆炸和大塌縮是波函數的兩個極點,這樣也沒有“大爆炸之前”的問題了。

這些理論只是初步的嘗試,將來的量子引力理論會如何討論這個問題,我們拭目以待。


物理文化與施鬱世界線


從現在已經收集到的各種證據推測,創生宇宙的大爆炸發生在大約138(137.99±0.21)億年前,而不是180億年前。越早之前的宇宙,其密度和溫度越高,空間越小。直至宇宙最初時刻,一切都蜷縮於緻密、熾熱的奇點之中。至於奇點之前是什麼,現在還沒有統一的認識。

這個問題類似於“南極之南是什麼?”,很難說出所以然的答案。目前比較主流的看法是,談論大爆炸之前沒有意義。在奇點之前,什麼東西也不存在,沒有時間、空間以及物質。需要注意的是,奇點並非存在於空間之中,而是空間從奇點之中創造出來。只有在大爆炸發生之後,宇宙才有了時間、空間和物質的概念。

如果根據大反彈理論,大爆炸之前存在一個更早的宇宙。從形成之時起,我們的宇宙從未停止過膨脹。但如果宇宙擁有足夠高的物質密度,那麼,引力最終會使空間發生坍縮,這樣又會回到緻密、熾熱的奇點,然後重新發生大爆炸產生新的宇宙。如果這個理論成立,那麼,我們的宇宙發生大爆炸之前是更早之前的宇宙。


火星一號


事實上,大爆炸宇宙論與其它的理論一樣,都是一點點被客觀的觀測事實證明,比如1929年,天文學家哈勃終於根據他多年的觀測發現總結出來了一個事實就是,站在地球上,無論你從哪個方向上看去,距離我們較近的星系在向我們靠近,而距離我們較遠的星系都在飛速的遠離我們,且距離的越遠,遠離的速度越快,正是這個觀測事實使宇宙膨脹的觀點悄然而生。

而上世紀七十年代的一個重大發現又是宇宙大爆炸理論的一個有力支持,也就是微波背景輻射。

這兩個重大的發現表明了在宇宙之初,宇宙處在一個極高溫度、極高密度的狀態下,密度高到無法去形容它,而之後宇宙進入到了高速的膨脹期,總得來說就是物質密度從密到稀疏的演化過程,

整個的宇宙體系在膨脹,如同一次大爆炸。

所以說,此大爆炸非我們直觀想象中的大爆炸,可以把它理解為大膨脹,而且大爆炸宇宙論是反著推演出來的,它表示如果將宇宙的演化史倒著演一遍的話,那麼在最初,這些物質原本是在一起的,並且密度高到無法去描述。

所以用奇點去描述這個狀態,在奇點處,一切已知的物理定律還未誕生,所以就無法解釋奇點的具體狀態,也就更加無法解釋奇點之前是怎樣的狀態了,現今的科學還沒有觸及到那個領域,相信未來是可以的。另外,在2013年,普朗克衛星傳回了精確的宇宙微波背景輻射全景圖,於是將宇宙的年齡精確的修正為138.2億歲。


科幻船塢


首先,按照宇宙大爆炸理論所說,大爆炸發生在大約137億年前,而並非180億年前。不過時間並不是最重要的,重要的是,如果說宇宙起源於137年前的大爆炸(事實上並非真正我們生活中所說的爆炸),那麼很多人可能有這個疑問,那就是宇宙大爆炸之前發生了什麼,是一個什麼樣的存在?

答案是:什麼都沒有!

宇宙大爆炸理論是這樣解釋的,由於宇宙起源於大爆炸,同樣時間也起源於宇宙大爆炸,大爆炸之前就沒有時間的存在,那麼說“宇宙大爆炸之前”就顯得沒有任何意義。這樣的解釋可能讓很多人無法理解,“什麼都沒有”或者說“虛無”到底是一個什麼樣的存在?很多人感覺無論如何總得有點什麼。

在人類歷史上,不少科學家很討厭“虛無”這個概念,就是因為它用傳統的物理定律無法理解,知道今天,“虛無”到底是什麼仍舊沒有一個完美的解釋。

不過量子力學的出現給了我們一線曙光。按照量子力學的理解,虛無(真空)並不是完全的毫無生機,那裡會衍生出很多粒子,就是所謂的“無中生有”,那麼到底怎麼“無中生有”的呢?

在真空裡,粒子可以短暫賒借一些能量,然後迅速湮滅把能量歸懷給真空,只要歸還速度足夠快,大自然一點也不在乎。這就是所謂的量子泡沫,而真空裡的能量起伏也稱為量子漲落,它們只發生在普朗克尺度下,而那些量子泡沫就是“幼宇宙”!



在所謂的量子泡沫中,空間和時間都失去了意義,物理定律和因果關係也不再有任何意義!

宇宙大爆炸理論遠非一個隨意猜測的理論,光線紅移現象,哈勃在上世紀20年代發現的遙遠星系加速遠離我們的事實,還有宇宙微波背景輻射都有利支持著這個理論。宇宙大爆炸理論並不是完美的,也可能最終被證明是錯誤的,但在新理論出現之前,宇宙大爆炸理論仍是解釋宇宙起源最好的理論,它能解釋宇宙中存在的很多謎團。


宇宙探索


最新的觀測計算數據顯示宇宙大爆炸是發生在138.2億年前,起始與於溫度密度都極高的一個點(奇點),經歷了短時間暴漲,持續的膨脹,基本粒子形成物質直到今天宇宙的這個樣子。
關於宇宙大爆炸之前是什麼的問題,是好多人經常提起的。但是目前並沒有任何理論可以說明這個問題,科學家的解釋是時間和空間都是起源於宇宙,並沒有之前和之外的概念。

宇宙大爆炸理論並不是科學家隨便猜想出來的,而是有諸多證據證明的。早期的時候大多數人都認為宇宙是恆穩態的,連愛因斯坦都這樣認為,即使從廣義相對論場方程中推出了宇宙膨脹的模型,因無法解釋又加上了常數來抵消“膨脹”的宇宙。這也是愛因斯坦一生的一大遺憾。以下是宇宙學場方程:



哈勃通過觀測星系發現了紅移現象,距離我們越遠的星系原理的速度越快。哈勃定律揭示出宇宙是在全空間進行均勻膨脹。既然發現了宇宙是在膨脹的,那麼就說明我們的宇宙應該會有一個開端。

之後科學家一直在尋找一種在各個方向都很微弱的輝光,它來自宇宙大爆炸的38萬年後,科學家在1964年用射電天線真實捕捉到了它們,並因此獲得了諾貝爾獎。這也成了宇宙大爆炸學說的有力證據。


如果你還想追問宇宙大爆炸之前是什麼?不妨去問問盤古,是他開的天闢的地。


這裡是科學黑洞,歡迎你的關注與點評。


科學黑洞



宇宙大爆炸是138億年前的事,不是180億年前,宇宙大爆炸之前什麼都不是,因為時間是從宇宙大爆炸那一刻才開始出現的,宇宙大爆炸之前時間是不存在的,或者說宇宙大爆炸之前時間是暫停狀態。

宇宙大爆炸之前是什麼,這個問題就好像你出生前的什麼樣子一樣,屬於沒有意義的問題,你出生之前連記憶都沒有,時間對於尚未出生的你來說就是不存在的,所以也就不存在什麼“出生之前”

宇宙也是一樣,萬事萬物都起源於138億年前的大爆炸,可是大爆炸沒開始的時候時間是不存在的,既然不存在時間那麼也就不存在宇宙大爆炸之“前”這個說法了,因為時間的先後是對比出來,而宇宙大爆炸之前時間不存在,也就無從對比。


不用試圖想象宇宙大爆炸之前的樣子,因為那個時候還沒有時間存在,而人類的大腦天生就是在時間的作用下思考和感知宇宙的,根本沒辦法想象出“沒有時間”的狀態。

所以說宇宙大爆炸不存在“之前”這個概念,萬事萬物從那一刻才開始存在,時間從那一刻才開始流淌。

時間不過是物質的運動產生的,有了運動也就有了對比,進而產生了時間,有沒有人類時間都是存在的,人類只不過是發明了“時間”這個詞語而已,並不是創造了時間。


宇宙起源於一個“奇點”,這個奇點爆炸之後才產生了物理定律,產生了物質,也產生了時間,隨著時間的推移產生了恆星,恆星產生的重元素又形成了地球一類的天體,地球經過幾十億年後產生了原始生命,原始生命又進化了幾十億年產生了人類這種智慧文明,人類在自身好奇心和求知慾的驅使下去探索未知,探索宇宙的奧秘,推算萬物開始的那一刻……


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