在宇宙的极早期是不是发生过一次爆炸呢？

大爆炸真的是时间的开始吗？抑或宇宙在那时早已存在？仅在十年之前，这样的问题还被看成几乎是种亵渎。大多数宇宙学家坚持认为这种问题毫无意义——去考虑大爆炸之前的时间，就像去问比北极更靠北的地方怎么走一样。然而，理论物理的发展，尤其是弦论的兴起，已经改变了他们的观点。大爆炸之前的宇宙已经成为宇宙学的热点前沿。

在爱因斯坦的广义相对论的引导下，现代宇宙学家们得出了几乎相同的结论。该理论认为，时空是柔软的、富有延展性的实体。在最大的尺度上，空间天然就是动态的，随着时间膨胀或收缩，空间中的物质就像浮木在浪中漂流一样随之运动。天文学家在上世纪20年代已确定我们的宇宙正在膨胀：遥远的星系正在彼此远离。这样的一个后果，正如物理学家

史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）和罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）在20世纪60年代所证明的那样，就是时间无法一直往回追溯。当你把宇宙的历史往回反演的时候，所有的星系都将聚集到一个被称作“奇点”的无穷小的点——几乎和它们都掉落到黑洞里去一样。在奇点处，所有星系或者说它们的前身都被挤压至体积为零，而一些诸如密度、温度以及时空曲率这样的

参量却变得无穷大。奇点是一个终极大灾难，使得我们的宇宙世系无法再越过它向前延伸。

这个无法避免的奇点给宇宙学家带来了严峻的挑战。特别是，它与宇宙在大尺度上所展现的高度均匀性和各向同性格格不入。因为宇宙各个地方看起来都是大体相同的，所以一定存在某种联系方式能在距离遥远的空间区域之间传递信息，协调它们的性质。然而这种想法又与旧的宇宙学图像相互矛盾。

大爆炸之前

有关“开始”的两种观点

在我们的膨胀宇宙中，星系像散开的人群般相互远离。任何两个星系都在以正比于它们之间距离的速度相对退行：在相距5亿光年的时候，退行速度要比相距2.5亿光年时快一倍。因此，我们看到的所有星系必然在同一时间开始于同一位置——也就是大爆炸。即使宇宙经历过加速或减速膨胀时期，这个结论依然成立。在如下的时空图中，星系沿着蜿蜒的路径进出可观测区域（黄色边界）。然而，当星系（或它们的前身）移动到可观测宇宙外部的一刹那，它们的情况便不得而知了。

在基于爱因斯坦广义相对论的标准大爆炸宇宙学中，任何两个星系的距离在某段有限的时间之前都是零。在这个时刻之前，时间失去了意义。

在更为复杂的，包含了量子效应的宇宙学模型中，任一对星系在开始时一定已经有了一个固定的最小距离。这些模型为大爆炸前的宇宙提供了可能性。

奇怪的巧合

具体说来，让我们考虑自宇宙释放微波背景辐射以来的137亿年间都发生了什么。由于宇宙膨胀，星系间的距离增大了约1 000倍，而由于光速超过宇宙膨胀的速度，可观测宇宙的半径要增加得更多，大约10万倍。我们可以看到宇宙中137亿年前我们无法看到的那部分。而事实上，这也是来自最遥远星系的光在宇宙历史上第一次到达银河系。

然而，银河系和遥远星系的性质却基本上是差不多的。这就好像你在一次聚会上出现，却发现你和几十个好友穿着完全一样的衣服。如果你们中只有两人穿着同样的衣服，可能还可以用巧合二字来解释，但几十个人撞衫就只能意味着聚会主持人预先为你们统一安排了服装。而在宇宙学中，微波背景中彼此独立但统计上等效的天区数目可不是几十个，而是多达几万个。

一种可能的解释就是，所有空间区域在一开始就恰好被赋予了同样的性

质——换句话说，这种均匀性只是一种巧合。然而物理学家已经想出另外两个更自然的方法，可以让他们走出困境：早期宇宙比标准宇宙学所描绘的宇宙要更小，或是更老。任何一种情况（或两者兼而有之）都可以使得空间区域之间的信息传递变得可能。

第一种方法是时下最流行的选择。它假定宇宙在其极早期经历了一次被称为“暴胀”的加速膨胀阶段。在此之前，星系们或它们的前身之间的距离如此之近，以至于它们能够轻易协调同步各自的属性。不过随后在暴胀期间它们将失去联系，这是因为此时宇宙的膨胀非常快，光也无法望其项背。而当暴胀结束以后，膨胀开始减速，星系们才逐渐又回到彼此的视野内。

物理学家们将这种暴发式膨胀的原因归结于大爆炸后10-35秒左右在一种新的量子场内储存的势能，该场被称为“暴胀子”。与静质量以及动能不同，势能会导致物质互相排斥。普通物质的引力会导致膨胀减慢，与之相反，暴胀子会使膨胀加速。自1981年提出以来，暴胀已经精确地解释了大量观测结果。当然也存在一些理论上的问题，首当其冲的就是暴胀场到底是什么，以及是什么给予了它如此巨大的初始势能。

第二种方法就不是那么广为人知了，它解决难题的手段是消除掉奇点。如果时间并非从大爆炸开始，如果宇宙在现如今的膨胀开始之前还有很长的一个时期，物质便有足够的时间顺利地自我调整。因此，研究者们重新检查了导致他们推断出有奇点存在的理由。

这些理由中的一个假设——即相对论永远适用——就是有问题的。在这个假想的奇点附近，量子效应必然变得重要，甚至起主导作用。标准的相对论并没有考虑这些效应，因此接受“奇点不可避免”的观点就意味着毫无道理地迷信相对论。要想知道真正发生了什么，物理学家需要将相对论纳入量子引力理论中去。这个想法吸引了自爱因斯坦以来的众多理论家们，但直到上世纪80年代中叶，仍几乎没有任何进展。

是的，宇宙最初是极小的一个点，小到连原子核都不到。但是密度高到人类无法想象的程度。爆炸产生了宇宙。人类科技推演，这一切发生在137亿年前。