宇宙大爆炸之初到底发生了什么（宇宙大爆炸前有什么存在）

问：宇宙大爆炸前有什么存在？

答:我不知道。

我知道很多不同的假说，包括零能量宇宙假说、黑洞宇宙假说、宇宙大收缩假说、永恒膨胀假说以及很多很多其他假说。有些假说认为宇宙大爆炸前什么也没有，另一些假说则认为大爆炸前有什么东西存在。

图解：这张合成图显示了星系团1E 0657-56，也叫“子弹星系团”，由两个大星系团碰撞后形成，这次碰撞是自宇宙大爆炸以来已知的能量最高事件。图源：Chandra

我也知道目前所有这些假说，基本上都不可验证。而这意味着我们不可能知道：宇宙大爆炸之前有什么存在还是什么都没有。

问：如果什么都没有，那什么都没有看起来像什么？

答：根本不能用“看起来像”这话来说。“什么都没有”是那类令人头痛的概念之一，用“完全黑暗”来描述都嫌不够。没有什么能叫黑暗，也没有什么能感知黑暗，甚至连思考黑暗的时间都没有。没有空间让你存在，没有时间让光子到达你并不存在的视网膜，或是让你并不存在的大脑去弄清事情，根本没光子能击中你的视网膜，而且也没有自然法则能让光子、你的视网膜或大脑存在。

图解：描述宇宙膨胀的艺术构想图，其中横坐标表示宇宙演化的时间，而对应的空间尺寸（包括想象中的不可观测部分）都用相应的圆横截面表示。左端表示在暴胀时期发生的急速膨胀（注意不成实际比例），而当宇宙演化到中期时开始加速膨胀。而微波背景辐射的形成、恒星形成、星系形成以及威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的出现都在相应的时间上表示出来。

图源：wikipedia

我们想象不出“什么都没有”，大脑就不是用来想这的。我们可以创造一个数学上和理论上的概念来表示什么都没有，但实际想象不出什么都没有。这只在数学上行得通，而数学上什么都没有就是：0。

大卫·奇达克尔（David Chidakel）：

如果宇宙有过一种什么都没有的状态，那么其仍然会处于什么都没有的状态。什么都没有无改变自身的潜力，什么都没有中也无改变的种子。

阿兰·古斯（Alan Guth）讨论过虚拟粒子湮灭，但那只有在某些地方才有可能发生，那些地方的自然法则得和我们自己的相似。真正的什么都没有缺乏属性、缺乏规则......什么都缺。

认为某物总是存在的想法，显然违背常识。但是常识并不是为了理解基本问题才形成的，理解基本问题常识没用。

我们不知道这一阶段（宇宙开始膨胀前）前有什么存在。也许，等有一天，我们会知道更多。

亚历克·考利（Alec Cawley）：

我不知道。

这仅仅是猜测，我猜很有可能时空以某种我们理解不了的方式弯曲。所以说“宇宙大爆炸之前”就和“从地球的边缘掉下去”一样没有意义。你问到的“什么也没有”，不见得比环绕地球的衔尾蛇更真实，你用的语言并不适用于那些环境。

图解：传说中衔尾蛇形象，古希腊哲学家柏拉图形容衔尾蛇为一头在自我吞食状态的宇宙始祖生物，它是不死身，并拥有完美的生物结构。

图源：depositphotos

相关资料：

宇宙大爆炸理论是一种宇宙学模型，描述了从已知的最早时期到后来大尺度演化时的可观测宇宙。此模型描述了宇宙是如何从极高密度、超高温的初始状态开始膨胀的，而且详尽解释了很多观测到的现象，包括轻元素的丰度、宇宙微波背景（CMB）辐射、大尺度结构、哈勃定律——星系离地球越远，其远离地球的速度就越快。如果用已知的物理定律把观测到的条件推回到过去，可以预测宇宙在极高密度时期之前是一个奇点。现有的知识不足以确定在这个奇点之前是否有什么存在。

图解：在银河系中心，过热的气体和磁场编制出了一幅巨型能量“挂毯”，此图由美国航空航天局钱德拉X射线天文台和南非猫鼬射电望远镜的海量数据合成。图源：Chandra

图解：威尔金森微波各向异性探測器（WMAP）拍摄到的宇宙微波背景的影像。 图源：wikipedia

1927年，乔治·勒梅特（Georges Lemaître）首次提出：膨胀的宇宙可以回溯到一个最初的单点，在他自己的理论中称这个点为“原生原子”(primeval atom)。20世纪科学界其余的大部分人分成了两派，一派支持宇宙大爆炸论，另一派支持静态宇宙论，但是很多实验证据都强力倾向大爆炸论，所以现在大爆炸论已获普遍认可。1929年，爱德文·哈勃分析星系红移后得出结论：星系正在逐渐远离我们；这是观测到的、支持宇宙正在膨胀的最有力证据。1964年，宇宙微波背景（CMB）辐射被发现，其成为支持大爆炸模型的关键证据，因为正是大爆炸理论预测存在遍及宇宙的背景辐射。

图解：用近红外拍摄天空得到的全景图，显示了银河系以外星系在宇宙中的分布，其中不同的红移量用不同的颜色标出。图源：wikipedia

对于初始状态下的极高密度、超高温的宇宙，可以用已知的物理定律计算出其当时的详细特征。详细测量了宇宙的扩张速率后，可以推测宇宙大爆炸发生在138亿年前左右，这个数字也可以看作是宇宙的年龄。初始扩张后，宇宙冷却了下来，冷却到能形成亚原子粒子，随后形成原子。这些原始物质的巨大云团——主要是氢，还有氦和锂，随后在引力作用下聚合形成了早期的恒星和星系，其后代至今可见。除这些原始构成物之外，在星系周围，天文学家还观测到某种未知暗物质的引力作用，宇宙里大部分引力势似乎都是这种形式，而宇宙大爆炸理论和各种观测结果表明：并不是常见的重子物质形成了原子。测量超新星红移表明宇宙的膨胀正在加速，有种说法认为其原因是暗能量的存在。

BY: Krister Sundelin，David Chidakel和Alec Cawley

FY: redbeard305050

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