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大爆炸是否是宇宙真正的開始？“火”宇宙一直在燃燒，循環宇宙能否得到可靠的映證？
大反彈理論一度被否認，但兩個物理學家再次提出了該理論。
藝術家對宇宙大爆炸的描繪。（圖片：斯科特·威辛格（USRA）：主要製作人 亞倫·萊普施（ADNET）：技術支持 克里斯托弗·金（USRA）：首席動畫師）
起初，有一個密度無限大的非常小的物質球，然後，它爆炸了，產生了我們今天所看到的原子，分子，星球和星系。
這就是過去的幾十年物理學家所告訴我們的。
但最新的理論物理學研究打開了一個窺探早期宇宙的窗口，通過這個窗口發現，我們認為的早期宇宙可能沒有那麼早。相反，它只是一直處於膨脹，收縮狀態的宇宙最新一次的迭代。這可能只是一次反彈，也可能會永遠重複下去。
當然，在物理學家決定將宇宙大爆炸置於大反彈的循環圈內之前，這些理論預測需要承受實驗觀測的考驗。
彈跳宇宙
科學家對早期宇宙有着較好的構想，比如我們熟知的大爆炸理論，在此模型中，宇宙在很久之前比現在更小，更熱，更緻密。在那138億年前的煉獄中，所有構成我們的元素僅在十幾分鍾內產生。
甚至更早之前，按照這種説法，那時的宇宙——所有的星球，星系，所有事物在內，只有一隻桃子大小，温度卻高達一千萬億度。
令人驚歎的是，這個理論經受住了目前所有觀測結果的檢驗。天文學家從觀測早期宇宙殘留的電磁輻射到測量最輕元素的丰度，發現所有結果都一一映證了大爆炸理論的預測。至少我們能説，大爆炸理論是對早期宇宙的一個準確描述。
儘管它已經足夠好，我們仍清楚大爆炸理論的構想並不完整，它缺少了一片拼圖——最初的宇宙本身。
這是非常重要的一片拼圖。
大火
問題在於我們用以理解早期宇宙的物理學（廣義相對論和高能粒子物理學的複雜混合）只能帶我們探究至理論崩塌之前。當我們逐漸深入地探索宇宙最初的那一刻，相關的數學問題越漸難以解決，通往那一點的所有途徑都不可行。
在我們尚未探索的領域，一個重要的標誌就是奇點，或者説在大爆炸開始時無限緻密的那一點的存在。從表面看來，這告訴我們，宇宙被塞進了無限緻密而又非常小的一點。這顯然很荒謬，他真正告訴我們的是我們需要新的物理知識來解決這個問題，目前的工具並不夠好。
為了扭轉這一局面，我們需要新的物理理論，能在超高能量下處理重力和其他力的結合——這樣一種理論。而這就是弦理論所一直聲稱的。這意味着弦理論能夠解釋宇宙的起源。
弦理論最早的一種觀點是“火”（ekpyrotic來源於希臘語）的宇宙。在此設想中，我們知道的大爆炸是被其之前發生的一些事引發的——大爆炸並不是開始，而是一個更大的進程中的一部分。
火宇宙的概念不斷延伸，經過弦理論的推動，形成了循環宇宙理論。我認為，確切地説，宇宙不斷地重複——這一想法已有幾千年之久，並且早於物理學的發展 。但弦理論給了這個想法堅實的數學基礎。循環宇宙正如你想的那樣運作，在大爆炸和壓縮之間不斷地彈跳，可能回到無限遠的從前，也可能到達無限遠的未來。
一切開始之前
聽來讓人失望的是，初期的循環模型很難與觀測結果相匹配，當你嘗試做科研而不是在篝火旁講故事時，這是個大問題。
主要的障礙在於，我們對宇宙微波背景的觀察——殘餘的化石光來源於只有38000歲的宇宙。當我們不能直接通過光探究宇宙起源，如果你用早期宇宙的物理知識來進行理論的完善，你會影響宇宙微波背景輻射的光帶的觀察。
因此，循環宇宙似乎是一個簡明卻不那麼正確的想法。
但是許多年來，“火炬”一直在燃燒。1月份發表在arXiv數據庫的一篇論文探究了一些數學難題並發現了之前錯失的機會。加拿大麥吉爾大學的物理學家羅伯特·布蘭登伯格和王子偉發現了循環宇宙反彈的那一瞬間，當我們的宇宙收縮至非常小的一點，並將要回到大爆炸的狀態時，可能一切事物都已排列整齊，我們能在此刻取得恰當的實驗觀測結果。
換句話説，這至關重要的時刻複雜的（有限的，難以理解的）物理信息的確能讓我們從根本上修正關於我們在宇宙的時間和位置的認識。
但為了完整地檢驗這個模型，我們必須等待宇宙實驗的一個新時代。讓我們一起等待去打開那瓶名為“火宇宙”的香檳。
作者: livescience
FY: 硬幣
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