大爆炸并非宇宙绝对开端,此前的暴胀过程抹去了更早宇宙的所有信息,仅留下最后约10^-32次方秒的印迹。
我们曾经以为大爆炸启动了一切,后来才意识到,在大爆炸之前还存在着别的东西,它抹去了此前存在的一切。
膨胀的宇宙充满星系和今日所见复杂结构,源于一个更小、更热、更密、更均匀的状态。20世纪带给我们广义相对论、量子物理和大爆炸,伴随惊人的观测与实验成功,失败于数据的替代理论纷纷退场。但至少对大爆炸而言,仍有一些未解之谜,要求我们看得比最初框架更远。当我们越过它的边界,得出了一个令人不安、至今仍在消化的结论:关于宇宙开端的任何信息,都已不在我们可观测的宇宙之中。相反,它被催生大爆炸本身的那一过程抹去了。

回溯可知,宇宙在膨胀、冷却、密度降低,若反向推演,则过去必然更小、更热、更密。这一推理催生了20世纪最重大的思想之一:热大爆炸。它做出四项可被观测验证的预言,包括更遥远星系更小更密、重元素随回溯减少、存在中性原子无法形成的极热时期遗留的冷辐射背景、以及核合成遗留的氢氦同位素混合。这四项预言在20世纪陆续被证实,其中1960年代发现的宇宙微波背景常被称为支持大爆炸的" smoking gun"。
但大爆炸本身留下若干谜题:为何因果断开的区域温度相同?为何膨胀率与能量密度精确平衡到小数点后五十多位?为何没有留下极高温的遗迹?1979年,年轻理论家Alan Guth提出宇宙暴胀理论作出解答。暴胀认为,在大爆炸之前存在一个由空间自身能量主导的状态,使宇宙指数级膨胀,直到暴胀结束,空间能量转化为物质与辐射,开启热大爆炸。
暴胀还做出与无暴胀大爆炸不同的新预言,至今数据均偏向暴胀。但这也意味着,大爆炸并非一切的终极开端,而只是我们所熟悉宇宙的开端;在它之前,是名为宇宙暴胀的状态。
然而,暴胀留下的可观测印迹,只对应它最后极小的一段瞬间,或许仅约10的负32次方秒。暴胀按其本性,抹去了前暴胀宇宙的一切,只留下这最后瞬间的痕迹。当暴胀结束,仅有极小体积的空间会成长为我们的可观测宇宙。其余一切,包括能让我们重建更早历史的信息,永远超出我们的触及范围。
这带来一个深刻的哲学回响:我们或许永远无法知道宇宙真正起于何时,因为那段历史已被暴胀彻底洗掉。可观测宇宙只是暴胀结束后恰好落入我们视界的那一小块空间,它的边界之外,是无数个我们永远联系不上的区域。科学能告诉我们大爆炸如何展开、结构如何生长,却把"在此之前"的答案永远封存。比起失落,这更像一种谦卑:宇宙的绝大部分过往,根本不在我们所能触及的信息之内,而我们所能做的,只是在这场被抹去的开端之后,尽力读懂余下的一切。
原文:https://bigthink.com/starts-with-a-bang/never-see-beginning-universe/