科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

長(zhǎng)久以來(lái)，宇宙大爆炸被視作解釋宇宙誕生的權(quán)威模型。根據(jù)這一理論，宇宙誕生于一個(gè)密度和溫度都無(wú)限高的奇點(diǎn)，空間、時(shí)間和物質(zhì)由此瞬間涌現(xiàn)。然而，這個(gè)看似完美的理論背后，卻隱藏著一些未解之謎。

為了解釋宇宙為什么如此平坦、光滑，以及為何能在短時(shí)間內(nèi)膨脹到今天驚人的規(guī)模，科學(xué)家在上世紀(jì)提出了“宇宙暴脹”理論；而為了解釋宇宙當(dāng)前的加速膨脹，又引入了神秘的“暗能量”概念。雖然這些理論框架與觀測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合，但一些根本性問(wèn)題仍然懸而未決。

其中最核心的問(wèn)題莫過(guò)于：大爆炸起點(diǎn)的“奇點(diǎn)”究竟是什么？在這個(gè)點(diǎn)上，密度無(wú)限、溫度無(wú)窮，已知的物理定律完全失效，我們無(wú)法用現(xiàn)有理論描述這一刻的狀態(tài)。正如霍金在《時(shí)間簡(jiǎn)史：從大爆炸到黑洞》中所寫(xiě)，奇點(diǎn)不僅僅是個(gè)數(shù)學(xué)難題，它也暴露出我們對(duì)宇宙起源理解的局限。

近日，英國(guó)樸茨茅斯大學(xué)宇宙學(xué)和引力研究所科學(xué)家提出了一個(gè)顛覆性新模型。他們認(rèn)為，宇宙可能并非始于一次大爆炸，而是源自一次極端的引力坍縮后的“反彈”過(guò)程。并且，這一切發(fā)生在一個(gè)黑洞中。

根據(jù)這一“黑洞宇宙”模型，我們的宇宙其實(shí)源自另一個(gè)更大宇宙中的一顆黑洞。在那個(gè)“母宇宙”中，一團(tuán)極度致密的物質(zhì)在引力作用下不斷塌縮，最終形成一個(gè)巨大黑洞。

按照傳統(tǒng)廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)，這樣的坍縮不可避免地會(huì)走向一個(gè)奇點(diǎn)。但樸茨茅斯大學(xué)科學(xué)家指出，在極端高密度條件下，量子效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的排斥力，阻止物質(zhì)無(wú)限坍縮。當(dāng)密度達(dá)到某個(gè)臨界值時(shí)，坍縮過(guò)程就會(huì)逆轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)而開(kāi)始膨脹，從而形成我們觀測(cè)到的宇宙。

這種模型自然地解釋了宇宙演化的兩個(gè)關(guān)鍵階段：早期的快速膨脹（類似暴脹）和晚期的加速膨脹（類似暗能量效應(yīng)）。整個(gè)過(guò)程完全可以用廣義相對(duì)論和量子力學(xué)來(lái)描述，不需要引入額外的假設(shè)。

這個(gè)模型還提出，宇宙應(yīng)該略微彎曲，具有微小但非零的正空間曲率。如果未來(lái)歐幾里得等空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)能證實(shí)這一點(diǎn)，將為“黑洞宇宙”模型提供有力證據(jù)。

從更廣闊的視角來(lái)看，這個(gè)理論提出了一個(gè)頗具哲學(xué)意味的觀點(diǎn)：我們所在的時(shí)空，或許只是某個(gè)更宏大宇宙中一顆黑洞的演化：當(dāng)那顆黑洞在母宇宙中坍縮到極限時(shí)，它的死亡將孕育新宇宙誕生的第一聲啼哭——沒(méi)有絕對(duì)的終結(jié)，也沒(méi)有絕對(duì)的開(kāi)始，只有永恒更迭的收縮與膨脹。而我們熟悉的星辰、星系乃至138億年的膨脹史詩(shī)，不過(guò)是這場(chǎng)宇宙輪回中最新泛起的一陣漣漪。