我在思考一个宇宙终极问题？ 第1页

题目所称的“宇宙大爆炸之前一切都是一个奇点”是不自洽的旧模型。最近几十年的理论推导和实验倾向于认为，并没有存在过“大爆炸奇点”这样的东西。

• 大爆炸奇点，或曰初始奇点，无视了量子力学对极早期宇宙的深刻影响，过于依赖无法准确推测奇点之性质的广义相对论。
• 观测显示，宇宙微波背景辐射的温度波动约三万分之一，比采用奇点的热大爆炸模型预测的要少两到三个数量级。
• 二十世纪六十年代，霍金和罗杰·彭罗斯证明，当时空的弯曲足够陡峭，时空会不可避免地坍缩，爱因斯坦方程将会不起作用，需要新的量子引力理论才能解释。
• 彭罗斯-霍金奇点定理表明，时空无法从一个点中平滑而稳定地展开。大爆炸奇点不能像你以为的那样存在。

即便在假定了奇点的旧模型里，宇宙大爆炸也不是“物质从一个点里喷射出来”，它并不是爆炸。奇点没有任何子结构，没有体积。
没有理论说奇点“爆炸”，也没有理论限制“只有一个奇点”，旧模型已经允许存在任意多个宇宙。

观测事实显示，宇宙的时空可能是极度平直或非常轻微地弯曲闭合的，物质在其中的分布于大尺度上是较好地均匀而各向同性的。

• 在用气球比喻宇宙膨胀的时候，类比的是气球表面扩张的方式和时空扩张的方式：不是“物质向外扩散至整个空旷的空间”，而是每一处空间随时间而延伸，让共动天体之间的物理距离不断增长。

霍金将费曼的总和历史方法应用于研究宇宙起源，这涉及总和在时空的每一条世界线可能发生的事件，意味着必须考虑宇宙的边界条件，而最特殊的边界条件就是没有边界。1981 年，霍金发表了论文《宇宙边界条件》，提议宇宙可能没有边界，即没有起源或终结。1983 年，霍金与詹姆斯·哈特尔合作提出宇宙无边界模型：在普朗克时期之前，由于量子力学的不确定性原理，宇宙没有时空边界；在极早期宇宙里只有空间、没有时间，宇宙起源的概念毫无意义。

那之后，霍金多次谈到，宇宙可以通过量子机制整个涌现于虚无之中。

我们可以构建这样的模型：宇宙的总能量是零。
在宇宙的总能量是零的情况下，要平衡恒星的能量，简单有效的方法是抬出引力：引力是吸引的，引力能是负的，你必须做功才能把引力束缚的系统（例如地球和月球）分离开。
但是，地球的引力能不到构成地球的物质粒子的不变质量所对应之能量的十亿分之一。恒星这样的物体会有更负的引力能，恒星的尺寸越小（它的不同部分相互靠得越近），引力能就越负，可是在引力能足以抵消自身的不变质量之前，该恒星就足够坍缩成黑洞了，而黑洞具有正的能量。这导致真空的相对稳定，避免在你脸上随机涌现恒星或黑洞^[1]。
而整个宇宙却能自发涌现。因为引力赋形于时空，允许时空局部稳定且全体不稳定。在全宇宙的尺度下，物质的能量可以被引力能的负能量抵消到零。由此，宇宙可以从无之中自我创生，而不需要一个非常特殊的奇点，或是任何类型的创世者。

过去几十年里，人们已经建立了许多不需要大爆炸奇点的宇宙学理论。

参考

1. ^ 但这并不影响涌现总能量零的东西。已经有人在数学上构建出质量零的虫洞、白洞之类东西。