有些事情對(duì)于外行也許還是新鮮事，但對(duì)于我們的大多數(shù)讀者早已不是什么新聞。譬如說(shuō)，我們的宇宙誕生于138億年前的一場(chǎng)爆炸，在爆炸之后又在極短的時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷了一次暴脹。但有關(guān)暴脹的證據(jù)，以目前的科學(xué)水平根本無(wú)法找到。
暴脹至今還只是個(gè)傳說(shuō)
對(duì)于宇宙大爆炸，現(xiàn)在差不多已成定案，因?yàn)榉e累的證據(jù)夠多的了。但至于暴脹，目前基本上還只是一個(gè)理論假設(shè)。你要是問(wèn)宇宙學(xué)家為什么會(huì)有如此一個(gè)暴脹，他們只會(huì)支支吾吾告訴你，要是沒(méi)暴脹，事情就有些難辦了，比如說(shuō)，解釋不了宇宙物質(zhì)如今為何分布得這么均勻等問(wèn)題。但事情難辦不能算證明，要證明宇宙發(fā)生過(guò)暴脹，也得拿證據(jù)說(shuō)話。
這話說(shuō)來(lái)容易，只要稍微了解，就知道事情有多么困難。根據(jù)暴脹假說(shuō)，宇宙在年齡只有約10-36秒時(shí)，開(kāi)始指數(shù)式膨脹。在遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足1秒的時(shí)間里，從不到一個(gè)原子大小，膨脹到了一個(gè)柚子那么大。暴脹在宇宙年齡為10-33秒時(shí)戛然而止，轉(zhuǎn)而進(jìn)入更平和的膨脹模式，令星系、恒星和行星得以在往后形成。至于推動(dòng)宇宙暴脹的幕后力量，又是至今仍讓物理學(xué)家抓瞎的什么“真空能”。
你瞧，困難真是不?。菏紫?，暴脹發(fā)生的時(shí)間極早；其次，持續(xù)時(shí)間極短；最后，我們對(duì)暴脹的機(jī)制幾乎一無(wú)所知。
但老話說(shuō)得好：“若要人不知，除非己莫為”。只要事情發(fā)生過(guò)，就免不了留下痕跡。那么，假如暴脹發(fā)生過(guò)，到我們今天還會(huì)留下什么痕跡呢？這一想，又讓人皺起眉頭來(lái)。
宇宙誕生那一刻不可見(jiàn)
我們現(xiàn)在幾乎人人都是大爆炸學(xué)說(shuō)的信徒，但“宇宙源于一場(chǎng)爆炸”這一結(jié)論只是外推的結(jié)果，爆炸發(fā)生那一刻，誰(shuí)也不在場(chǎng)，即使宇宙學(xué)家能收集到的最早證據(jù)——微波背景輻射，其出現(xiàn)也已在大爆炸之后大約38萬(wàn)年了。這就好比說(shuō)，你爺爺最早見(jiàn)到你時(shí)，你已經(jīng)裹在襁褓里被抱出產(chǎn)房了。至于你哇哇墜地那一刻，他可沒(méi)見(jiàn)著。
我們?yōu)楹尾荒芤?jiàn)著比年齡38萬(wàn)年更早的宇宙呢？
這是因?yàn)椋绲挠钪嬉黄岷?，一縷光都透不出來(lái)，所以就根本沒(méi)法觀察。此話怎講？我們不妨先來(lái)看看背景輻射是怎么形成的吧。
背景輻射形成的過(guò)程大致是這樣的：宇宙在爆炸中誕生之后，在最初的3分鐘里，合成了氫氦等元素。但那時(shí)溫度有幾萬(wàn)K，比現(xiàn)在太陽(yáng)表面的溫度（約6000K）還高。這么高的溫度要伴隨著強(qiáng)烈的發(fā)光過(guò)程。由于溫度很高，發(fā)出的光子能量也高，而高能的光子又很容易被原子吸收，所以壽命短，跑不遠(yuǎn)。既然沒(méi)有光能透出來(lái)，當(dāng)時(shí)的宇宙可謂一片漆黑。
隨著宇宙膨脹，溫度越來(lái)越低，高能光子的比例漸漸減少，而低能光子卻增多起來(lái)。在大爆炸之后大約38萬(wàn)年，宇宙的溫度降低到了約3000K。此時(shí)高能光子已寥寥無(wú)幾。低能光子因不會(huì)被原子吸收，就可以暢行無(wú)阻了。這才有了宇宙的“第一縷光”。這些低能光子充斥整個(gè)宇宙，就是所謂的“宇宙背景輻射”。
暴脹可能留下的痕跡
既然我們的目光無(wú)法追溯到嬰兒宇宙誕生的那一瞬，而暴脹偏又發(fā)生那個(gè)時(shí)候，所以看來(lái)事情真有些難辦。
過(guò)去10年來(lái)，宇宙學(xué)家開(kāi)始意識(shí)到，暴脹的突然停止必定會(huì)產(chǎn)生時(shí)空漣漪，也就是引力波。與輻射不同，這些原初的引力波可以穿行于高溫的早期宇宙中。我們知道，根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，引力是時(shí)空的彎曲，所以引力波也是時(shí)空本身的一種波動(dòng)。只要找到這原初的引力波，也就證明了暴脹確實(shí)發(fā)生過(guò)。
即使暴脹戛然而止的那一刻產(chǎn)生的引力波非常強(qiáng)，但從暴脹停止至今，宇宙已經(jīng)膨脹了那么長(zhǎng)時(shí)間，這個(gè)引力波早已經(jīng)稀釋得非常微弱了。所以現(xiàn)有的引力波探測(cè)裝置，是無(wú)法檢測(cè)到它的。
10年前，由“威爾金森各向異性探測(cè)器”描繪的第一張宇宙微波背景輻射圖顯示，早期宇宙物質(zhì)在空間分布上有微小的漲落。這些漲落是孕育我們今天看到的恒星、星系和星系團(tuán)等宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的種子。
如果你在這張圖上任意劃出一塊天區(qū)，漲落看來(lái)幾乎都一樣，這一特點(diǎn)使得天文學(xué)家相信：所有物質(zhì)曾一度緊密接觸，充分均勻地混合，然后被突如其來(lái)的力量迅速分開(kāi)——這一點(diǎn)正是暴脹理論所預(yù)言的。
但這張圖上還顯示，在整片天區(qū)的一側(cè)比之另一側(cè)，漲落看來(lái)似乎更為明顯。這種不對(duì)稱性在2013年由普朗克衛(wèi)星所描繪的高分辨率背景輻射圖上也得到證實(shí)。那么，這種微小的不對(duì)稱性又是由什么原因造成的呢？
這讓英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)的宇宙學(xué)家安哲魯·林德勒產(chǎn)生一個(gè)有關(guān)宇宙泡泡形成的理論。這個(gè)理論認(rèn)為：我們的宇宙來(lái)自一個(gè)更大宇宙的量子漲落；我們的宇宙就像一個(gè)氣泡從沸騰的水里（相當(dāng)于那個(gè)更大的宇宙）冒出來(lái)，此即暴脹。由于這是一個(gè)時(shí)空的相變過(guò)程，在時(shí)空中會(huì)引起一個(gè)比較大的擾動(dòng)；而現(xiàn)在背景輻射圖上的微小不對(duì)稱性可能正是這個(gè)擾動(dòng)留下的痕跡。
小宇宙產(chǎn)生自大宇宙
這個(gè)解釋又牽扯出“我們的宇宙不過(guò)是一個(gè)更大宇宙中的小泡泡”的思想。這個(gè)思想近年來(lái)被很多宇宙學(xué)家提及。他們說(shuō)，在另一些宇宙泡泡里，可能基本物理規(guī)律都跟我們的宇宙大不相同。
量子物理學(xué)家的觀點(diǎn)更玄。他們說(shuō)，我們每做一次測(cè)量，都將迫使宇宙發(fā)生一次分裂。譬如說(shuō)那只著名的薛定諤貓，當(dāng)我們打開(kāi)箱門看它（在量子物理學(xué)上，相當(dāng)于測(cè)量）時(shí)，它要么活，要么死，必處于兩種狀態(tài)之一。如果我們看到它活著，那么在“看”的一瞬間，宇宙分裂了，在我們這個(gè)宇宙里，貓還活著，可是在另一個(gè)宇宙里，貓卻死了。這就是著名的“平行宇宙理論”。
讓我們?cè)賮?lái)思考一個(gè)問(wèn)題：如果我們這個(gè)宇宙真是一個(gè)更大宇宙中的泡泡，那么我們可以逃離這個(gè)泡泡嗎？或者，泡泡之外的物質(zhì)能進(jìn)入我們這個(gè)宇宙嗎？
宇宙家說(shuō)：我們恐怕逃離不了這個(gè)泡泡，因?yàn)榕菖莸谋谡猿馑僭谂蛎洠覀兩踔劣肋h(yuǎn)也觀察不到我們這個(gè)宇宙的邊緣；而且，如果有什么東西從大宇宙進(jìn)入我們的小宇宙，那也發(fā)生在宇宙大爆炸發(fā)生的時(shí)刻。但這些“外來(lái)”物質(zhì)如今早已跟我們宇宙自身的物質(zhì)混合在一起，難分彼此。
總之，盡管為了解釋許多有關(guān)我們宇宙的事情，非得假定有過(guò)這么一個(gè)“暴脹”不可，但證明暴脹本身的證據(jù)還是付之闕如，暴脹學(xué)說(shuō)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還依然只是一個(gè)假說(shuō)。
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