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“宇宙大爆炸”是偽概念?幾乎所有人都中招了

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6月的某個深夜,我在B站看到一個UP主繪聲繪色講“宇宙誕生是上帝一聲炸雷”的視頻,背景是爆炸的蘑菇云,字幕寫著“大爆炸,宇宙的起點(diǎn)”,彈幕狂刷“NB!終于懂了”。

我一邊點(diǎn)了個贊,一邊嘆了口氣。

不是UP主不努力,是這事真太容易被誤解了。

宇宙學(xué)這個領(lǐng)域,名字最坑爹的事件之一,大概就是“Big Bang”中文硬譯成“大爆炸”了。這個詞誤導(dǎo)了一代又一代人,以為宇宙的起點(diǎn)就像《奧本海默》片尾一樣,是某種核爆級的轟鳴,炸開空間、震碎時間、噴出星河。

但實(shí)際情況呢?

越研究越發(fā)現(xiàn),它根本沒炸過。我們宇宙的誕生,不是一次暴烈釋放,而是一次靜悄悄的拉伸;不是物質(zhì)飛濺,而是空間在緩緩松動。

這個誤會大到連一些物理老師都在復(fù)述,大到很多紀(jì)錄片和暢銷書都在錯誤傳播。

今天我們就來撥開迷霧,直面這五個最流行、最頑固、最有傳播力的“大爆炸神話”。

神話一:宇宙的起點(diǎn)是一場爆炸

先從這個“大爆炸”名字說起。

在我們常識里,爆炸意味著什么?就是某個點(diǎn)突然釋放出巨大能量,物質(zhì)向外飛濺,動靜劇烈,波及四方。對吧?核爆、手雷、超新星,全是這個范式。

很多人也以為“大爆炸”就是這樣的劇本:一個神秘點(diǎn)突然炸開,星系被炸飛,時間從此開始,物理規(guī)律同步上線,宇宙登場。

但這完全錯了。

物理學(xué)告訴我們,宇宙不是某個“點(diǎn)”爆炸了,而是整個空間本身在膨脹

用一個著名的比喻:你可以想象宇宙像一團(tuán)正在發(fā)酵的葡萄干面團(tuán),葡萄干是星系,面團(tuán)是空間。隨著時間推移,面團(tuán)發(fā)起來了,葡萄干之間的距離也就被拉開了。

不是葡萄干自己在動,而是面團(tuán)變大了。

換句話說,是空間在變長,不是星系被炸飛。這聽起來可能沒那么刺激,但這才是符合廣義相對論的真相。

我們之所以覺得“宇宙好像炸開了”,只是因?yàn)樵谟^察上發(fā)現(xiàn):越遠(yuǎn)的星系,它的光越偏紅(紅移越大),說明它們在“遠(yuǎn)離”我們,而且離得越遠(yuǎn),速度越快。這就是“哈勃定律”。

但這是空間在膨脹,不是星系在飛奔。把這個過程叫成“爆炸”,就好像你看一個氣球膨脹,然后說“上帝在氣球里點(diǎn)了個炮仗”。

這不是炮仗,是氣壓,是物理,是時空在自己的律法中舒展開來。

神話二:宇宙的“爆炸點(diǎn)”在某個空間位置

接下來的誤解也很常見:既然是爆炸,那爆炸總得有個中心點(diǎn)吧?那我們能不能找出宇宙“爆炸”的起源地?它在哪里?我們離它遠(yuǎn)嗎?是不是某顆星星的背后就藏著宇宙的肚臍眼?

你可能要失望了,因?yàn)橛钪鏇]有爆炸中心,因?yàn)檎麄€宇宙處處都是起點(diǎn)。

在“面團(tuán)模型”里,每一顆葡萄干都可以說“我是靜止的,是其他葡萄干在離我遠(yuǎn)去”,這不是錯覺,而是空間的幾何本身就是這樣設(shè)計(jì)的。

換句話說:從任何一個星系出發(fā),都可以測量到相同的宇宙學(xué)紅移,都可以反推回一個相同的“熱起點(diǎn)”。

這就像你在一艘氣球飛船里,你在氣球的表面,你向任何方向看,都會看到遠(yuǎn)方的東西在遠(yuǎn)離你。你沒法指出哪個地方是氣球“開始爆炸”的中心,因?yàn)楸òl(fā)生在整個氣球表面。

在宇宙學(xué)的語言里,這叫“各向同性”和“宇宙學(xué)原理”。

所以,宇宙并不是在某個點(diǎn)“炸開”,而是在每一個點(diǎn)、在同一個時間,一起開始膨脹

中心在哪?答案是到處都是。

神話三:宇宙曾經(jīng)是一個無限熱、無限密的奇點(diǎn)

這個說法常被寫進(jìn)教科書,也被很多宇宙起源動畫照搬:“所有物質(zhì)和能量,曾經(jīng)被壓縮進(jìn)一個無限小、無限熱的點(diǎn)。”

聽起來很威嚴(yán),也很神秘。

但別急,現(xiàn)代宇宙學(xué)早就對這個說法翻案了。

確實(shí),我們可以從今天的觀測出發(fā),一路反推宇宙的膨脹過程:現(xiàn)在涼了,說明以前熱;現(xiàn)在稀了,說明以前密;現(xiàn)在拉開了,說明以前緊貼。但如果你想繼續(xù)反推到“無限小”,就不對了。

因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn),宇宙并沒有真的經(jīng)歷“無限熱”階段

這一發(fā)現(xiàn),來自于我們對宇宙微波背景輻射的詳細(xì)觀測。NASA、ESA等機(jī)構(gòu)發(fā)射了三個重要衛(wèi)星:COBE、WMAP、Planck,它們測量了宇宙誕生38萬年后留下的“宇宙胎記”——微波背景。

如果宇宙真的起源于一個“奇點(diǎn)”,我們會看到一些極端痕跡,比如:

  • 極高幅度的溫度波動;
  • 超高能量的粒子殘余;
  • 理論預(yù)言的一些奇特粒子(比如磁單極子);

結(jié)果呢?

我們看到的波動非常微弱,只有萬分之三;沒看到高能殘余;找不到磁單極子。

這說明什么?

說明宇宙雖然很熱,但熱得有譜。雖然很密,但沒密到無限。我們這個宇宙,沒有走到奇點(diǎn)那一步就剎車了

就像一個人發(fā)燒,體溫上升,但還沒燒死,就退燒了。

所以,“奇點(diǎn)宇宙”不是錯,是個曾經(jīng)很流行的模型。但被新的證據(jù)推翻了。

科學(xué)進(jìn)步,就是這樣一個接一個打臉的過程。

神話四:大爆炸是宇宙真正的“起點(diǎn)”

如果說奇點(diǎn)不是宇宙的起點(diǎn),那什么是?

這就要講到一個比“大爆炸”更本質(zhì)的理論:宇宙暴脹(inflation)

你可以理解成,大爆炸只是我們故事的第二章,第一章叫“暴脹宇宙”。

在宇宙誕生的最早時刻,在我們所謂的“大爆炸”真正開始之前,宇宙經(jīng)歷了一個極短極短但極劇烈的階段,叫“暴脹”。那段時間,宇宙以指數(shù)速度膨脹,像是一次巨大的空間拉扯。

這個階段非常重要,因?yàn)樗鉀Q了很多“大爆炸模型”解釋不了的問題:

  • 宇宙為何如此均勻(“視界問題”)?
  • 為什么空間幾乎是平的(“平坦性問題”)?
  • 為什么我們看不到某些高能遺跡(“磁單極子問題”)?

暴脹給出了答案:在暴脹階段,這些問題被“攤薄”了。

而且暴脹還帶來了量子漲落,它們在暴脹中被拉長,后來變成了星系的“種子”。

所以你現(xiàn)在能看到夜空中成千上萬的星系,是因?yàn)樵谟钪鎰偝錾鷷r,那些量子漣漪被放大,成了我們今天這個宇宙結(jié)構(gòu)的基底。

這才是宇宙真正的“第一章”。

而且更有趣的是,暴脹模型還告訴我們:宇宙的膨脹并不是從零開始,而是從某個有限大小起步,可能一直在過去持續(xù)下去。

我們現(xiàn)在看到的大爆炸,只是暴脹停止后的局部劇烈升溫階段

你以為你追到了宇宙的根?其實(shí)你只是從幕布后看到了更深一層帷幔。

神話五:在大爆炸之前,沒有空間、沒有時間、沒有物理定律

這條結(jié)論,曾經(jīng)被無數(shù)哲學(xué)書和神學(xué)討論拿來當(dāng)作宇宙玄學(xué)的起點(diǎn)。

“在大爆炸之前,沒有時間。”

“在奇點(diǎn)之內(nèi),物理定律失效。”

“我們宇宙是從虛無中誕生的。”

這些話聽上去很玄妙,有點(diǎn)佛,也有點(diǎn)玄學(xué)。但越來越多證據(jù)顯示,這些說法并不必要

首先,如果你接受宇宙暴脹的存在,那么你就不能說“大爆炸是最早的事件”。

因?yàn)楸┟洶l(fā)生在它之前,而且暴脹也有規(guī)則,也在時空之中運(yùn)行。那說明——

空間和時間早就在那兒了,物理規(guī)律也在起作用

我們不是從虛無中爆出來的,而是從一個遵循物理規(guī)律的宇宙狀態(tài)里滑出來的。

當(dāng)然,我們還不知道暴脹是不是“最初狀態(tài)”。有可能暴脹也是某種更深層物理機(jī)制的“產(chǎn)物”,比如來自弦論、多重宇宙,或者別的我們還沒發(fā)現(xiàn)的“底層代碼”。

但我們能確定一點(diǎn):

大爆炸不是宇宙的起點(diǎn),也不是物理的開始

而是一次從高能向低能過渡的相變,是宇宙這個“操作系統(tǒng)”升級前的重啟。

空間、時間、物理定律,它們并沒有誕生于大爆炸,而是在它之上運(yùn)行,可能從更遙遠(yuǎn)的“過去”延續(xù)而來。

尾聲:宇宙沒炸,只是悄悄拉開了帷幕

走到這一步,你可能會發(fā)現(xiàn),我們打破的不是幾個術(shù)語的誤解,而是一整套關(guān)于“起源”的想象方式。

我們習(xí)慣用爆炸來解釋開始,用點(diǎn)火來形容誕生,總想找一個響亮的瞬間,替混沌蓋個章,好讓自己安心。但宇宙沒有為人類的情緒設(shè)計(jì)劇本,它的開場并不熱血,甚至沒什么聲音。

它沒有大火球,沒有硝煙,沒有“3,2,1”的倒計(jì)時。

宇宙更像是一道拉開的帷幕,一條緩緩舒展的曲線,一場沒有終點(diǎn)的風(fēng)。

我們今天所能看到的“起點(diǎn)”,只是那幅帷幕的一角,那條曲線的一個節(jié)點(diǎn)。更遙遠(yuǎn)的過去,可能還藏著我們尚未理解的結(jié)構(gòu)、維度、規(guī)律。所謂“大爆炸”,或許只是我們知識暫時抵達(dá)的岸邊,而更深處的海洋,仍靜靜沉在時間之外。

今人常說“科學(xué)替代了神話”,其實(shí)不是。

科學(xué)沒有替代神話,它只是把神話從一個權(quán)威轉(zhuǎn)為一個旅程,從一個答案轉(zhuǎn)為一個提問的方式。它不是告訴你“這就是宇宙的來龍去脈”,而是敢于說:“那還不一定,我們再走走看?!?/p>

不妨這樣想:

我們不是被某場爆炸拋了出來,而是被某種深不可測的膨脹輕輕展開,就像紙鳶、像蒲公英、像時間自己在打一個響指。

不是誰點(diǎn)了火,而是世界自己決定開始。

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