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在大约138亿年之前,随着一场大爆炸的发生,时间、空间、物质喷涌而出,宇宙就此诞生,这就是宇宙大爆炸假说。

既然宇宙有一个开始,那就必然有一个结束,宇宙会以何种形式结束呢?传统的观点认为,随着宇宙的不断膨胀,宇宙间的物质越发稀疏,恒星一个一个熄灭,新形成的恒星因为物质密度的下降而越来越少,慢慢地,宇宙间只剩下黑洞,最后就连黑洞也以霍金辐射的形式蒸发殆尽,物质只以微观形态存在。然而一切并不会就此结束,当最后一个质子也发生了衰变,宇宙便成为了一锅无限大、绝对零度的光子浓汤。

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这种传统认知中的宇宙结局就被称为“热寂”。

有没有其他的可能?当然有。2020年的诺贝尔奖得主,物理学家罗杰·彭罗斯就提出了另一种可能,他把这种可能称为“共形循环宇宙学”,按照彭罗斯的设想,宇宙很可能是不断循环的。狭义相对论告诉我们,一个物体的运动速度会影响这个物体本身的时空,当一个物体达到光速,时间膨胀效应和空间收缩效应也就达到了无限大。

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也就是说,对于光子而言,无论它飞行了多远的距离,在宇宙中飞行了多长的时间,都只是一瞬间的事情,它的内部时钟都为零。

在宇宙走向热寂的过程中,当宇宙中只剩下感受不到时间和距离的光子时,宇宙中的时间和空间也就完全丧失了物理学上的意义。如何描述这样的宇宙呢?彭罗斯引入了一个数学工具:共形几何。在彭罗斯的共形几何中,没有距离标尺,只保留了角度信息。于是他惊奇的发现,当宇宙达到热寂状态,一个无限膨胀、冷却到绝对零度、只有光子的末日宇宙,在共形几何的数学方程下,竟与一个体积无限小、无比炽热的宇宙完全一样,而这正是大爆炸之初宇宙的样子。

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这听起来有些不可思议,但在相对论层面完全解释得通。

在宇宙大爆炸早期,物质粒子都在以接近光速的速度移动,静止质量几乎等于零,也就是说大爆炸初期的宇宙与处于热寂状态的宇宙相似,都是无质量宇宙。这样一来,旧宇宙就与新宇宙就在几何边界上实现了完美的对接。彭罗斯将这种宇宙循环命名为世代。

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我们的宇宙从138亿年前诞生,到未来遥远的热寂,这只是无数宇宙循环中的一个世代。

在此之前,宇宙已经经历了无数个世代,在此之后,宇宙还要经历更多的世代。如果这一切只是基于相对论的理论猜想,还不足够惊艳。它真正让人眼前一亮的地方,是它具有相关的佐证,而证据就在天空中。我们都知道宇宙微波背景辐射,它是138亿年前宇宙大爆炸留下的余晖。而在这余晖之中,就留有上一世代宇宙的疤痕。

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当上一个宇宙经过共形重置,在经过爆炸演化成我们的宇宙时,黑洞蒸发留下的能量斑点会留在我们宇宙的微波背景辐射中。

彭罗斯团队在分析了普朗克卫星和WMAP卫星传回的高精度数据后,宣称已经找到了这些斑点,彭罗斯将其命名为霍金点,它们在微波背景辐射中以同心圆结构呈现。虽然这还不能成为彭罗斯观点的决定性证据,但的确使共形循环宇宙学有了更多的支持。如果未来这些印记能够被更精确的天文观测彻底证实,那将会引发人类天文史上的一次巨震,人类从此将会以全新的视角来审视宇宙。