宇宙真的是137億年前由大爆炸創(chuàng)造出來嗎？有沒有可能宇宙在永恒地膨脹又收縮著呢？
黑洞物理學提出了一種新的替代性宇宙起源解釋，一篇新研究在這一新解釋的啟發(fā)下，對第二種可能性進行了研究，該報告認為，大爆炸理論假定的爆炸核心并不存在。
（藝術概念圖顯示，宇宙從大爆炸開始的演化過程）
被稱為大爆炸的宇宙起源故事提出了這樣的一個假定：137億年前，有一個大爆炸奇點，幾乎無限的小、幾乎無限的密度及熱量。有一天，因為未知的量子效應，它爆炸了！其爆炸力使其在幾個普朗克時間內，變得跟橘子一樣大。一共過了137億年后，形成了今天的宇宙。在大爆炸發(fā)生之前，時間和空間均不存在，因此，大爆炸的發(fā)生也就不存在何時何地發(fā)生的問題。
有充足的證據顯示，宇宙曾經在早期階段經歷過快速膨脹過程，宇宙的體積在1/（1036）秒的時間內膨脹了1078倍。目前，宇宙仍然在朝著四面八方膨脹，觀測發(fā)現，一個物體距離地球的距離越遙遠，從觀測者的角度來看，該物體向遠處飛行的速度就越快，這意味著不單單是物體正在以穩(wěn)定速度向遠處運動，空間本身也正在膨脹著。
另一項關鍵證據是宇宙微波背景輻射，宇宙背景輻射是來自宇宙空間背景上的各向同性或者黑體形式和各向異性的微波輻射，也稱為微波背景輻射，其特征和絕對溫標2.725K的黑體輻射相同，頻率屬于微波范圍。宇宙微波背景輻射產生于大爆炸后的三十萬年。大爆炸宇宙學說認為，發(fā)生大爆炸時，宇宙的溫度是極高的，之后慢慢降溫，到現在大約還殘留著3K左右的熱輻射，這就是源自大爆炸的殘余輻射。
任何物體都具有不斷輻射、吸收、反射電磁波的本領。輻射出去的電磁波在各個波段是不同的，也就是具有一定的譜分布。這種譜分布與物體本身的特性及其溫度有關，因而被稱之為熱輻射。為了研究不依賴于物質具體物性的熱輻射規(guī)律，物理學家們定義了一種理想物體-黑體，以此作為熱輻射研究的標準物體。黑體發(fā)出的熱輻射被稱為黑體輻射。
宇宙微波背景輻射在整個天空上是高度各向同性的，在各個方向都能夠觀測到，不存在單獨起源點。歐洲航天局的科學家認為，宇宙微波背景輻射是在大爆炸發(fā)生的38萬年之后開始在宇宙中進行傳播的，此時，宇宙冷卻下來，原子核和電子結合成原子，宇宙開始變得有些透明，允許透過電磁波，電磁波和物質在空間自由傳播。經過137億年，由于宇宙膨脹導致不斷紅移，溫度越來越低(黑體輻射紅移后還是黑體輻射譜)，被我們接收到時變成溫度2.7K的微波背景輻射。所以微波背景輻射只能告訴我們大爆炸38萬年之后的事，而更早的宇宙就無法通過微波背景輻射了解了。
因此，也就沒有任何直接證據可以證實宇宙起源奇點的存在。通過人類目前掌握的方法是不可能收集到宇宙膨脹第一時刻的相關信息的。在該研究報告中，巴西物理學家朱利亞諾·塞薩爾·席爾瓦·內維斯認為，原始奇點可能從來沒有存在過。
（2013年3月21日歐洲航天局在其巴黎總部公布了根據“普朗克”太空探測器傳回數據繪制的宇宙微波背景輻射圖，這幅迄今最精確反映宇宙誕生初期情形的全景圖幾近完美地驗證了宇宙標準模型。這幅圖比NASA此前發(fā)射的宇宙背景探索者衛(wèi)星和威爾金森微波各向異性探測器探測到的微波背景輻射圖更為精確，見證了宇宙誕生38萬年后的情形。圖中顏色表示的是宇宙微波背景輻射的溫度變化。）
“大爆炸的起始奇點僅僅是一種假設，”席爾瓦·內維斯對太空網的記者說。他認為，宇宙論上的很多觀測發(fā)現都支持一種假說，這種假說認為宇宙經歷過快速膨脹階段，但沒有直接證據證實，這種膨脹是起源于一個奇點。
席爾瓦·內維斯在8月29日發(fā)表于《廣義相對論與引力》期刊的研究報告中稱，巴西坎皮納斯大學數學、統(tǒng)計學及科學計算研究所的一個研究人員提出了一個新的替代性宇宙論模型，他的模型包含了一種被稱為反彈宇宙論的概念。
這一概念第一次出現至少是40年前的事情了，反彈宇宙論認為，宇宙確實在膨脹著，但該理論并不認為宇宙是在大爆炸發(fā)生、膨脹開始啟動的一瞬間形成的，該理論還認為宇宙不可能是幾乎無限的小。
相反，反彈宇宙論認為，宇宙正在經歷著收縮及膨脹的永恒循環(huán)。
宇宙在收縮及膨脹的不同階段平緩地過度，一個階段緊接著另一個階段，無休無止，就像波浪的波峰及波谷一樣，反彈宇宙論是基于阿爾伯特·愛因斯坦循環(huán)宇宙模型的一個變體理論。
席爾瓦·內維斯將反彈概念同黑洞物理學的替代理論結合在一起，黑洞有點類似于宇宙起源的原始奇點，科學家認為，黑洞及奇點的中央都有著一個密度無限大的點。正因為這樣的一個具有無限屬性的點能夠在理論上存在，所以科學家一直在苦苦研究，它如何才能夠真實地存在于宇宙當中。
廣義相對論認為，一切物理學規(guī)律在奇點內部都將失效，因此，物理學規(guī)律也就不能成為我們破解這一難題的指導原則。
物理學家詹姆斯·巴丁在1968年發(fā)表的一篇論文中提出一個被稱為“常規(guī)黑洞”的概念，這種黑洞的內部不存在奇點。如果這種黑洞的質量并不恒定，且其質量依賴于距離黑洞中心的距離，則這種黑洞在數學上是可能存在的。
席爾瓦·內維斯說，他的宇宙論模型是根據常規(guī)黑洞的研究建立起來的，該模型并不需要存在一個黑洞理論及宇宙膨脹起始理論中所需的奇點。他指出，這種反彈宇宙論模型還僅僅是一種純假設構想。
“目前，還沒有任何試驗證據支持反彈宇宙論，”他說：“但是，同樣也沒有任何試驗證據支持起始奇點概念?！?/span>
席爾瓦·內維斯認為，如果宇宙確實是無限的，就有可能會發(fā)現宇宙收縮及膨脹前一循環(huán)階段的殘余物和遺留物，他將這些殘余及遺留稱為“前階段痕跡”。
“發(fā)源于前一階段的黑洞及引力波有可能到今天都還存在，”他說。在物理學中，引力波是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。在1916年，愛因斯坦基于廣義相對論預言了引力波的存在。在2016年2月11日，科學家首次直接探測到了來自于雙黑洞合并的引力波信號。
西班牙巴倫西亞大學天體物理學家岡薩洛·奧爾莫表示說，席爾瓦·內維斯的模型具有數學上的可行性，但是，某些已被接受的科學觀測結果卻并不支持這一觀點。
“常規(guī)黑洞沒有奇點，如果要將常規(guī)黑洞這一特定通過數學方法在宇宙論模型中實現，則意味著，要放棄所有空間點都具有相同物理特性的均勻宇宙模型，轉而采用不均勻宇宙模型，”奧爾莫對太空網的記者說。
“宇宙微波背景輻射的觀測結果表明，早期宇宙具有高度的均勻性，不均勻宇宙模型如何才能形成我們所觀測到的均勻宇宙？這一問題還有待解答。”
奧爾莫說，但這并不意味著反彈宇宙論模型將來就一定不能解答這一難題。
作者：特里薩·帕特羅瓦（Tereza Pultarova）
