科學新發現 可窺視宇宙大爆炸之前情景(圖)

黑洞碰撞可能會發生多次，每一次碰撞的中心都會幾乎精確地位於宇宙微波背景上的同一個點，即使它們發生於不同的「世代」。這些碰撞事件所釋放的的巨大能量將表現為宇宙微波背景輻射中圓環狀、低差異性的爆發。

一項英國和亞美尼亞科學家的新發現可能將顛覆現有的宇宙學理論，他們可能已經發現了我們之前的另一個「宇宙」在我們的宇宙中遺留的痕跡。如果這項發現被證實，它將具有革命性的意義。

新發現「效應」一窺大爆炸之前情景

一般來說，如果一個人問宇宙在大爆炸發生前是什麼樣的，這將不會被科學家們認為是一個「科學的」問題。因為嚴格意義上說，根據大爆炸理論，時間本身便產生於大爆炸的那一瞬間，而在此之前是不存在時間的概念的，也就無所謂「以前」了。但現在，這一問題有了新的進展：英國牛津大學的物理學家羅傑·彭羅斯(Roger Penrose)和亞美尼亞埃裡溫物理研究院的瓦赫·古薩德揚(Vahe Gurzadyan)近期在宇宙微波背景輻射(CMB)中發現了一種效應，從而允許他們得以一窺大爆炸之前的情景。

宇宙微波背景輻射(CMB)存在於整個宇宙，科學家們認為這是宇宙在年齡僅為約30萬年時遺留下來的。上世紀90年代早期，科學家們發現了宇宙微波背景輻射的溫度具有各向異性，即溫度在10萬分之一尺度上存在波動。這一尺度的波動提供了有關大爆炸理論的最有力觀測證據，這些看似微小的波動形成了今天我們所處宇宙的大尺度結構。尤其重要的是，由於大爆炸之後一瞬間產生的暴漲，這種波動被認為是隨機的，而這將導致宇宙中的輻射呈現各向同性(幾乎均勻)的分布。

然而，彭羅斯和古薩德揚此次發現了背景輻射中存在的一種同心圓環結構，在這一結構中溫度的變化遠低於理論值，這一結果暗示宇宙微波背景輻射值的各向異性可能並不完全是隨機的。科學家們認為這些圓環結構可能來自超大質量黑洞碰撞產生的強大，並且大部分顯示各向同性的能量爆發。這樣的爆發具備相比常規溫變強大的多的能量。但這一解釋怪誕的一點在於，根據計算這種圓環結構必定產生於大爆炸發生之前。

新發現支持宇宙多次大爆炸觀點

這一發現並非是對大爆炸理論的否定，相反，它支持這樣一種觀點，即大爆炸可能發生過很多次。科學家們解釋說，CMB中圓環結構的發現支持這樣一種可能性，即我們生活於一個「循環」的宇宙中——當我們的宇宙終結，標誌著一個「世代」(aeon)的結束。但是它會立即引發一次大爆炸，從而產生一個新的「世代」，也就是一個新的宇宙，這樣永恆循環。此次發現的圓環結構可能就是我們之前的一次那個宇宙中遺留下來的痕跡。

過去，彭羅斯曾經考慮過循環宇宙模型的可能性，因為他注意到另一個更加為人廣為接受的理論：宇宙暴漲理論中的一個缺陷，即：它無法解釋為何在宇宙開始之初會具有如此低的熵值。低熵狀態(即高度有序狀態)是形成複雜物質的前提條件。而循環宇宙模型的基本觀點是：當一個宇宙膨脹到最大，黑洞將發生蒸發，而它們內部吞噬儲藏的一切信息也將隨之消失，從而從宇宙中帶走熵。如此，一個新的、低熵的宇宙便可能產生。

由於這些微弱圓環結構的革命性意義，科學家們將對其進行進一步研究以便確認其存在，並隨之找到最能符合觀測結果的模型解釋。彭羅斯和古薩德揚是藉助美國宇航局威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)和BOOMERanG98實驗取得的數據發現了這一結構的。到目前為止，他們已經排除了由於設備誤差導致觀測失誤的可能性。但即便這一圓環結構最後被證實果真是大爆炸之前的遺蹟，循環宇宙的想法可能也未必是最完美的模型解釋。比如，循環宇宙模型必須解釋在不同的「世代」之間變化時如何實現如此巨大時空尺度的變化，以及為何這一模型要求所有粒子在未來的某一時刻失去其質量。