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大爆炸是否是宇宙真正的开始？“火”宇宙一直在燃烧，循环宇宙能否得到可靠的映证？
大反弹理论一度被否认，但两个物理学家再次提出了该理论。
艺术家对宇宙大爆炸的描绘。（图片：斯科特·威辛格（USRA）：主要制作人 亚伦·莱普施（ADNET）：技术支持 克里斯托弗·金（USRA）：首席动画师）
起初，有一个密度无限大的非常小的物质球，然后，它爆炸了，产生了我们今天所看到的原子，分子，星球和星系。
这就是过去的几十年物理学家所告诉我们的。
但最新的理论物理学研究打开了一个窥探早期宇宙的窗口，通过这个窗口发现，我们认为的早期宇宙可能没有那么早。相反，它只是一直处于膨胀，收缩状态的宇宙最新一次的迭代。这可能只是一次反弹，也可能会永远重复下去。
当然，在物理学家决定将宇宙大爆炸置于大反弹的循环圈内之前，这些理论预测需要承受实验观测的考验。
弹跳宇宙
科学家对早期宇宙有着较好的构想，比如我们熟知的大爆炸理论，在此模型中，宇宙在很久之前比现在更小，更热，更致密。在那138亿年前的炼狱中，所有构成我们的元素仅在十几分钟内产生。
甚至更早之前，按照这种说法，那时的宇宙——所有的星球，星系，所有事物在内，只有一只桃子大小，温度却高达一千万亿度。
令人惊叹的是，这个理论经受住了目前所有观测结果的检验。天文学家从观测早期宇宙残留的电磁辐射到测量最轻元素的丰度，发现所有结果都一一映证了大爆炸理论的预测。至少我们能说，大爆炸理论是对早期宇宙的一个准确描述。
尽管它已经足够好，我们仍清楚大爆炸理论的构想并不完整，它缺少了一片拼图——最初的宇宙本身。
这是非常重要的一片拼图。
大火
问题在于我们用以理解早期宇宙的物理学（广义相对论和高能粒子物理学的复杂混合）只能带我们探究至理论崩塌之前。当我们逐渐深入地探索宇宙最初的那一刻，相关的数学问题越渐难以解决，通往那一点的所有途径都不可行。
在我们尚未探索的领域，一个重要的标志就是奇点，或者说在大爆炸开始时无限致密的那一点的存在。从表面看来，这告诉我们，宇宙被塞进了无限致密而又非常小的一点。这显然很荒谬，他真正告诉我们的是我们需要新的物理知识来解决这个问题，目前的工具并不够好。
为了扭转这一局面，我们需要新的物理理论，能在超高能量下处理重力和其他力的结合——这样一种理论。而这就是弦理论所一直声称的。这意味着弦理论能够解释宇宙的起源。
弦理论最早的一种观点是“火”（ekpyrotic来源于希腊语）的宇宙。在此设想中，我们知道的大爆炸是被其之前发生的一些事引发的——大爆炸并不是开始，而是一个更大的进程中的一部分。
火宇宙的概念不断延伸，经过弦理论的推动，形成了循环宇宙理论。我认为，确切地说，宇宙不断地重复——这一想法已有几千年之久，并且早于物理学的发展 。但弦理论给了这个想法坚实的数学基础。循环宇宙正如你想的那样运作，在大爆炸和压缩之间不断地弹跳，可能回到无限远的从前，也可能到达无限远的未来。
一切开始之前
听来让人失望的是，初期的循环模型很难与观测结果相匹配，当你尝试做科研而不是在篝火旁讲故事时，这是个大问题。
主要的障碍在于，我们对宇宙微波背景的观察——残余的化石光来源于只有38000岁的宇宙。当我们不能直接通过光探究宇宙起源，如果你用早期宇宙的物理知识来进行理论的完善，你会影响宇宙微波背景辐射的光带的观察。
因此，循环宇宙似乎是一个简明却不那么正确的想法。
但是许多年来，“火炬”一直在燃烧。1月份发表在arXiv数据库的一篇论文探究了一些数学难题并发现了之前错失的机会。加拿大麦吉尔大学的物理学家罗伯特·布兰登伯格和王子伟发现了循环宇宙反弹的那一瞬间，当我们的宇宙收缩至非常小的一点，并将要回到大爆炸的状态时，可能一切事物都已排列整齐，我们能在此刻取得恰当的实验观测结果。
换句话说，这至关重要的时刻复杂的（有限的，难以理解的）物理信息的确能让我们从根本上修正关于我们在宇宙的时间和位置的认识。
但为了完整地检验这个模型，我们必须等待宇宙实验的一个新时代。让我们一起等待去打开那瓶名为“火宇宙”的香槟。
作者: livescience
FY: 硬币
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