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其他所有的谜团都源自这个问题,这对我们很重要,因为人类不喜欢一无所知。

尽管试图解开这个谜题的理论变得越来越复杂,但科学家仍然担心在他们的推理链条中,一些最关键的环节可能是错误的。

基本谜题

根据标准的大爆炸模型,宇宙诞生于大约138亿年前开始的膨胀时期,就像一个迅速膨胀的气球,宇宙在从一个比电子还小的尺寸膨胀到接近目前的大小。

最初,宇宙中只弥漫着能量,其中一些能量凝结成粒子,这些粒子聚集成轻原子,如氢和氦。这些原子首先聚集成星系,然后是恒星,所有其他元素都是在恒星炽热的熔炉中锻造出来的。

大爆炸是科学家对宇宙起源的普遍共识,也是一个强大的模型,解释了科学家仰望天空时所看到的许多现象,比如时空在大尺度上表现出显著的平坦性,以及宇宙两端星系的均匀分布。

但这个模型也让一些科学家感到不安。首先,该模型认为宇宙在其历史早期经历了一段快速膨胀的时期,而这一观点无法直接检验,而且,这依赖于宇宙起源时一种神秘的、早已消失的能量形式的存在。

在物理宇宙学中,早期宇宙这种空间膨胀呈加速状态的过程被称为宇宙暴胀。暴胀之后,宇宙继续膨胀,但速度低得多。

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许多宇宙学者认为,暴胀解释了一些尚未有合理答案的问题,比如宇宙为什么在各个方向都显得相同(即各向同性)?为什么宇宙微波背景辐射分布得那么均匀?为什么宇宙空间那么平坦?为什么观测不到磁单极子?虽然造成暴胀的粒子物理学机制尚未发现,但根据该理论做出的多项预测已经被观测所证实。

问题最后又回到了,宇宙暴胀虽然是一个非常强大的理论,尽管它能非常有效地解释一些难题,但我们仍然不知道是什么导致了暴胀,也不知道这一理论是否真的正确。

一些科学家认为,宇宙暴胀只不过是大爆炸模型的一个笨拙的补充,是通过增加必要的复杂性来与观测结果相吻合。在未来的研究中,类似这样的补充还会更多。

按照现在的理论,宇宙中存在暗物质,现在又有了暗能量,所以目前的模型是这样运作的,先是大爆炸,然后是暴胀,你再做一些微调,使模型具有更多内容,然后你再加上定量的暗物质和暗能量。但是这些东西在一个连贯的理论中其实是没有联系的。

宇宙学家的研究方式变得越来越像工程师,而不是科学家。如果观察结果与当前模型不匹配,他们就会添加一个新的部分,或者对现有部分进行修补,以适应当前模型。这些部分之间没有联系,除了匹配观察值外,没有其他理由添加它们。这就像试图通过添加不同型号的新部件来修理一辆旧车,这些部件可能在短期内有效,但最终,你还是需要一辆新车。

永恒的宇宙

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近年来,有些科学家在研究其他激进的模型,试图取代标准大爆炸模型。

比如根据“反弹宇宙学”模型的观点,宇宙不仅诞生了一次,而且可能在无限的收缩和膨胀周期中多次诞生。该理论用“大反弹”取代了“大爆炸”,认为“大反弹”平稳地连接了宇宙的收缩和膨胀时期,解决了困扰暴胀理论的许多问题。

还有“火宇宙”或者说“循环”理论不仅可以解释宇宙暴胀,还可以解释其他宇宙之谜,包括暗物质、暗能量以及为什么宇宙膨胀速度似乎在不断加快。

尽管存在争议,但反弹宇宙学提出了宇宙永恒存在和自我更新的可能性。这一图景也许比一个有明确开端和终点的宇宙更令人敬畏,因为这意味着,在宇宙的宏伟蓝图中,天空中的恒星,即使是最古老的恒星,也不过是短命的萤火虫。

对科学家来说,探究宇宙谜题的过程有时会让人感觉很矛盾。虽然大爆炸模型已经相当完善,但未来仍然非常有可能被修正。对于宇宙诞生最早期的那一刻,科学家还是一无所知。

我们害怕发现自己所知道的一切都是错的,并且暗自希望这不会发生。

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