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一談到宇宙誕生于一場大爆炸，多數人頭腦中的景象是這樣的：在無邊無際的黑暗中，突然，一個光點像焰火一樣炸出來，無比絢麗。大多數關于宇宙的紀錄片都是這樣拍的，但實際上，這個場景是錯誤的。這無法怪導演，換了我也只能這樣拍，因為正確的圖像是無法用影像描述出來的。真正的情況是：在創世的那一刻，沒有黑暗，沒有空間，甚至沒有時間，沒有就是沒有。整個宇宙，也就是你腦子中想象出來的一切有形的東西，都包含在一個原子大小的尺度內，當一切都炸開之后，才產生了空間和時間。好吧，我承認我以上說的一切都令人相當費解，至少是難以想象，我再用下面一個類比的方法，幫助你理解宇宙誕生時的空間。

現在，讓我們做一個瘋狂的假想：如果我們回到?138?億年前，那時候的宇宙只有一個牢房那么大，20?平米左右，那么，當你身處這個宇宙中時，你會看到什么？你會看到，如果朝前面看，自己的背影就在幾米開外的前方；朝后看，另一個自己就在幾米開外的后方，與你做著同樣的動作，再朝上朝下看，都能看到一樣的自己。當你朝前面跑時，前方的自己也開始跑，只用了幾步你又跑到了自己出發的位置，不管你朝任何一個方向跑，都會回到原點。這是一個無限循環的三維空間，你根本不可能“出去”，因為根本沒有“外面”，整個宇宙就在你眼中，這就是“有限無界”的宇宙觀。聽上去有點兒恐怖，這樣的牢房就是真正無法越獄的牢房?，F在，請把這樣一個有限無界的宇宙不斷地在你的腦海中縮小再縮小，一直縮小到只有一個原子大小。注意，沒有“外面”，也沒有黑暗，空間和時間都禁錮在這個“宇宙”中。然后上帝說“要有光”，于是，這個宇宙開始急速膨脹，這就是“宇宙大爆炸”理論。

請注意，我剛才的那個牢房的比喻是針對宇宙剛剛誕生的時刻。那么，我們今天的宇宙在經歷了?138?億年的膨脹后，是否依然是一個巨大的恐怖牢房呢？如果我們朝一個方向一直飛一直飛，會不會回到原地呢？雖然還沒有定論，但是越來越多的宇宙學家認為，我們今天的宇宙是一個無限大的宇宙，我們永遠也無法飛回到原地，這個觀點得到了理論和觀測的有力支持。這個話題在后面還會詳談，這里先放一放。

自從這個宇宙微波背景輻射被探測到后，一大批科學家都興奮地投入到這個領域中。相比考古學家來說，宇宙學家是無比幸福的，為什么這么說呢？因為考古學家在研究遠古時代的地球時，面對的都是經過了成千上億年時間洗禮的遺跡，他們只能通過殘留下來的點點蛛絲馬跡，艱難地還原當時的現場。可是宇宙學家，自從發現了微波背景輻射后，就相當于找到了宇宙誕生時刻的光子，這些光子跨越了?100?多億年的漫漫時空，來到地球。當研究宇宙的微波背景光子時，也就是在端詳宇宙大約?138?億年前的模樣。于是，全世界投入了大量的人力物力，建造出一個又一個精密無比的天文儀器。在隨后的十幾年里，對宇宙微波背景輻射的研究是整個宇宙學乃至天文學最熱門的一個領域。但是隨著測量數據越來越，許多大爆炸的支持者卻變得越來越坐立不安，因為一個幽靈從這些測量數據中慢慢地浮現出來，這個幽靈是什么呢？

從宇宙背景輻射的探測數據中，他們發現整個空間中的輻射是均勻的，無論把天線指向哪里，輻射的溫度都是?2.725K?左右。也就是說，宇宙“大火球”的溫度極為驚人地均勻一致，用專業點的術語講，就是宇宙在?10-5?量級上都表現出的各向同性。

你可能會奇怪了，這聽上去應該是很正常啊，如果不均勻我才會覺得奇怪呢，怎么宇宙大火球溫度均勻一致反而成了一個幽靈、一個謎題呢？

是這樣的，按照廣義相對論的計算，在宇宙誕生的那一刻，宇宙空間膨脹的速度是如此之快，以至于其中不同區域相互遠離的速度超過了光速(別問我是怎么計算出來的，那個太難懂了，一大堆的微分方程組，我哪里看得懂?？傊愀乙粯?，知道結論就可以了)。等等，相對論不是說光速是速度極限嗎？怎么你這里說超過了光速？這里其實有一個廣泛的誤解：相對論所說的光速極限是指的信息和能量的傳遞速度無法突破光速(可以參看拙作《時間的形狀—相對論史話》)，而空間的膨脹本質上是一種視運動，其速度是可以超過光速的。換句話說，星系與星系之間的相對退行速度是不受任何速度限制的，因為這種速度并沒有信息和能量的傳遞，所以合法。

這樣一來，問題就出來了。我們想象一下，宇宙在誕生的時候，“砰”的一聲炸得四分五裂，但是由于空間的膨脹速度超過光速，也就是意味著每一個碎塊與碎塊之間的分離速度超過了光速，那么這些碎塊與碎塊之間不可能發生任何能量交互，也不可能發生熱量的傳導，但是最終的結果，卻是所有的碎塊溫度全部驚人地一致。這就好像夜空中炸開了一朵焰火，但是焰火每一顆火星的溫度都極為精準地一致。這個情況與當時理論計算的結果產生了嚴重的矛盾，宇宙學家們將這個謎題稱之為“視界問題”。

這個謎題不但困擾著當時無數的物理學家和宇宙學家，也困擾著在美國斯坦福直線加速器中心工作的理論物理學家阿蘭 古思(Alan Guth，1947?年-)。不過這個古思是個牛人，他在?1979?年首次提出了一個理論，后來又經過另外幾個科學家的關鍵改進，成功地解決了困擾學界多年的視界問題，并且被物理學界廣泛接受，這就是大名鼎鼎的“暴脹理論”。暴脹理論也是嚴格地依據廣義相對論計算得出的。大家知道廣義相對論是非常難解的一組偏微分方程組，弗里德曼他們搞出的大爆炸宇宙模型也可以稱為弗里德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克解，是廣義相對論方程的一個解。古思他們就在原來的這個解的基礎上，利用廣義相對論的某些特性，如排斥性引力、量子場等(我又是看書又是看維基百科，但自己看得也是一知半解)，經過更加精密的計算，修正了原有的大爆炸理論，搞出了一個暴脹理論。這個理論其實非常復雜，也涉及到眾多概念和計算，但是我還是可以試著用一種概括的方式跟大家概述一下：

視界問題之所以會折磨原有的標準大爆炸模型，是因為空間的不同區域分離得太快，不足以建立起熱平衡。暴脹理論則減慢了在宇宙最最初期時刻的膨脹速度，使宇宙大火球有足夠的時間建立相同的溫度。在完成了這個熱平衡后，宇宙經歷了一次短暫的爆發性的膨脹，而且越來越快，以對早期的緩慢膨脹做出補償，這就是暴脹這個詞的由來。這個理論的核心內容是說，宇宙空間在迅速遠離之前就已經建立了共同的溫度。

那么這個暴脹的速度是多快呢？古思他們的計算表明，在?10-35秒到?10-33?秒之間，也就是十億億億億分之一秒的時間內，宇宙的尺度突然增大了?1026?倍，也就是一百億億億倍。這是個什么概念？我簡單做了一個計算，相當于一粒塵埃瞬間膨脹成?10?個銀河系這么大。這里插一句題外話，我在寫這段的時候，查閱暴脹理論的相關資料，我頭很大。因為，在《萬物簡史》這本書中，說的是宇宙在暴脹期間膨脹了?1040?倍，而百度百科的暴脹理論詞條中則更夸張，是?1078?倍。一開始，我也搞不清楚到底誰對誰錯，于是我自己動手做了下計算，普朗克尺度大約是?10-35?米的量級，所謂普朗克尺度就是理論上的最小尺度，就像零度那樣，不可能再有比這更小的尺度了。而目前普遍認為的可觀宇宙的大小是直徑?930?億光年，相當于?1026?米的量級，也就是說即便是從最小暴脹到較大，也就是?1061倍。百度百科的數據顯然荒謬得很，而《萬物簡史》的那個數據也看著不像，因為我粗略計算一下，1040?相當于一粒塵埃膨脹到現在整個可觀宇宙的大小。我采信的數據是維基百科的數據，也就是1026?倍，我根據這個數據計算，差不多就是一?；覊m膨脹到?10?個銀河系的尺度。這種規模的膨脹是我們這些凡夫俗子窮盡一切想象力也無法真正理解的。