目前，关于宇宙的起源和运行方面的理论和假说比较多，但至今为止仍然没有一个理论和假说得到彻底的证实。本文将盘点几种现有的宇宙学假说：大爆炸宇宙论、暴胀理论、霍金黑洞辐射理论、无边界条件理论、彭罗斯共形循环宇宙学、量子创造理论；并对其中一些相关问题进行探讨。
一、大爆炸宇宙论”认为，在137亿年前，宇宙诞生之前，存在着一个体积无限小，密度无限大，温度无限高，时空曲率无限大的点，这个点被称为“奇点”。一切已知物理定律均在奇点处失效。宇宙就是由这个奇点发生的一次大爆炸后膨胀形成的，而且宇宙目前仍在膨胀之中。目前星系红移观测到的哈勃膨胀、对宇宙微波背景辐射的精细测量、宇宙间轻元素的丰度等观测数据都支撑了大爆炸理论，是证实该理论的重要证据。
二、“暴胀理论”是大爆炸理论的“补丁”。“暴胀理论”认为，在宇宙诞生之初，宇宙的空间曾以指数倍的形式膨胀。这种快速膨胀过程叫做“暴胀”，即宇宙在一段极短的时间内，以非常惊人的增长速率膨胀。按照该理论推测，暴涨过程发生在宇宙大爆炸之后的10^-36 秒至 10^-32 秒之间。在暴涨结束后，宇宙继续膨胀，但是膨胀速度则小得多。
由于空间暴胀，使得宇宙变得十分平坦，空间曲率接近于零，并且使整个宇宙的温度变得均匀。暴胀期间发生的量子涨落造成了宇宙温度的细微差异，这为未来的宇宙形成恒星和星系创造了条件。此外，暴胀还能够降低大质量奇异粒子的数量密度，例如粒子物理学标准模型的不少衍生理论所预测存在的磁单极子。因此，“暴胀理论”能够解释“大爆炸宇宙论”中的三个难疑：空间各向同性难疑，可观测宇宙空间平坦难疑，磁单极子消失难疑。
“大爆炸宇宙论”和“暴胀理论”共同描绘了宇宙的诞生和形成过程。按照这两个理论，宇宙的诞生和形成过程经历了数个阶段，它们分别是：
（1）普朗克时间（大爆炸发生后的10^-43秒）：宇宙诞生后最早的时期，是一个温度非常高的时期 ，它的温度高到足以让四种基本力（引力、电磁力、弱力和强力）都统合成一种基本力——超力。所有已知的物理和数学规律都是失效的。宇宙中不存在任何物质和辐射。
（2）大一统时期（大爆炸后 10^-43 秒至 10^-36 秒）：随着宇宙的冷却（尽管此时宇宙温度依然非常高），引力开始与其它几种力（电磁力、弱力、强力）分离。在这个时期，物质和能量可以自由地相互转换。
（3）暴胀时期（大爆炸后10^-36 秒至 10^-32 秒）： 宇宙尺寸膨胀了10的26次方倍，相当于一粒沙子膨胀到可观测宇宙那么大。随着宇宙进一步冷却，强力开始与其它几种力（电磁力、弱力）分离。宇宙经历了短暂的暴胀之后，空间本身固有的能量都逐渐转化成各种正反粒子和辐射。
（4）夸克时期（大爆炸后10^-32秒至 10^-12 秒）：宇宙变成一锅粒子汤，大量夸克-反夸克粒子从能量中出现，又重新湮灭为能量，胶子、引力子、希格斯玻色子等粒子也在这个时期出现。
（5）粒子时期（大爆炸后10-12秒至1秒）：宇宙变得足够冷，电弱相互作用分解为电磁相互作用和弱相互作用，即电磁力和弱力相互分离。四种基本作用力全部出现。宇宙中的作用力和物理定律，就和今天的一样了。夸克（反夸克）在强相互作用力下聚在一起，使质子和中子（反质子和反中子）诞生。玻色子、中微子、电子、夸克以及胶子稳定下来。
随后，正粒子（质子、中子等）和反粒子（反质子、反中子等）相互碰撞后湮灭。由于与反物质相比，正物质略占优势，所以反物质（反粒子）几乎被湮灭殆尽，而小部分正物质（正粒子）残存了下来，并为今天构成我们宇宙的大部分物质提供了起源。
（6）核子时期（大爆炸后1秒至三分钟）：宇宙温度继续降低后，核力（强力）已经能够束缚住质子和中子，氢、氦类稳定原子核形成（核合成）。但电子的能量仍然太高，无法与原子核结合，因此尚不能形成中性原子。
（7）原子时期（大爆炸30万年后）：随着宇宙温度再进一步下降，质子和原子核开始捕获电子，形成最初的中性原子。电子被束缚在原子核中，无法再散射光子。物质和辐射从此“解耦”。光子开始以辐射形式在宇宙中传播，宇宙从此变得透明。由辐射主导的宇宙，转变成了由物质主导的宇宙。
（8）恒星时期（大爆炸后2亿年至30亿年）：大量氢原子在引力的作用下，聚集在一起。氢原子越多，质量越大，引力越大，引力越大又反过来吸引更多的氢原子。最后在某一时刻，氢元素在引力带来的巨大压力下发生核聚变，从而诞生了恒星，宇宙就此被点亮了。恒星诞生后，周围的物质慢慢聚集形成行星或卫星，共同组成了恒星系统，之后，众多的恒星系统又汇聚成了星系。
（9）暗能量时期（大约距今50亿年前）：随着宇宙空间的持续膨胀，暗物质和物质密度不断下降，暗能量开始取代暗物质和物质占据宇宙的主导地位。宇宙空间的膨胀停止减速，并转而开始加速。暗物质和暗能量都不会吸收、反射或者辐射光，所以人类无法直接使用现有的技术进行观测。暗物质产生万有引力，暗能量则相反，产生排斥的力量。宇宙的空间越大，暗能量就越明显，产生的排斥力也就越大。这种排斥的力量推动着宇宙持续膨胀。
（关于能量与物质的一些知识：因为能量与物质，一种是无形的“质”，一种是有形的“质”，它们共同构成了宇宙的一切“存在物”。它们两者具有对立性，这种对立性体现在“无形”与“有形”的对立。同时，能量与物质又具有统一性。这种统一性体现在两方面。一方面，能量与物质可以相互转换。物理学家爱因斯坦在他的狭义相对论中提出了著名的质能方程式:E=m(c^2)，以数学公式的方式，精确地阐释了物质与能量的转换关系。在现实中，物质转换成能量的真实例子是，宇宙恒星的内部每时每刻都在以核聚变的方式，将其自身的物质转换成剧烈的电磁辐射能量，释放到外太空之中。而能量转换成物质的真实例子是，科学家们在实验室中，通过让高能的γ射线近距离经过原子核，成功制造出了一对电子偶，将γ射线光子转化成了一个正电子和一个负电子。第二方面，组成物质的微观粒子具有波粒二象性，同样的，作为能量的代表，电磁波（包括光），也具有波粒二象性。两者都会在某些情况下表现出“有形”的粒子性质，同时，又会在另一些情况下表现出“无形”的波动性质。因此，它们在本质上是具有相同特征的。）
（关于黑洞的一些知识：黑洞是现代广义相对论中，存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大，它的时空曲率大到连光都无法从其事件视界逃脱。依据爱因斯坦的广义相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将向中心塌缩，最终将成为黑洞，吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质（包括行星、卫星等各种天体）。
通常恒星最初只含氢元素，恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞，发生聚变。虽然恒星质量很大，但聚变产生的能量能够与恒星万有引力抗衡，维持着恒星结构的稳定。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度，质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生。）
三、霍金黑洞辐射理论认为，尽管黑洞如同一只怪物一般，会不断吞噬其周围的物质，使得其自身的质量不断增大，而不断增大的质量导致的边界（视界）扩张，又会使它吞噬更多的物质，但黑洞的扩张与吞噬并不是无限的。事实上，黑洞会因为霍金辐射而失去质量，最终完全蒸发消亡。所谓“霍金辐射”，是以量子效应理论推测出来的一种由黑洞散发出来的热辐射。根据量子力学海森堡不确定性理论，绝对的真空是不存在的，真空场的能量不可能始终为0。所以，我们以为的真空，实际上在不断随机产生着虚粒子对，两个虚粒子对撞后很快又消失湮灭，这样既不会违反量子力学，也不会违反能量守恒，这个现象被称为“量子涨落”。当把真空量子涨落应用到极度弯曲的时空，比如黑洞视界附近，神奇的事情就发生了，随机产生的虚粒子对有可能在湮灭前被黑洞强大的潮汐力分开到足够远，当它们分开的距离达到虚粒子的波长，虚粒子就会转变为实粒子。然而当两个虚粒子同时转变成实粒子时，基于能量守恒，它们当中的一个将拥有正能量，另一个将拥有负能量，以保证总能量始终为0。而视界外的正常时空是不允许存在负能的实粒子的，因此，在黑洞视界外产生的必然是正能的实粒子，被黑洞吞噬到视界内的实粒子必然是负能的。黑洞吞噬了负能粒子后，质量随之减小，视界外的正能实粒子则以辐射的形式逃离黑洞，这种辐射就是“霍金辐射”。在这样的机制作用下，黑洞会不断“蒸发”，质量越来越小，温度将变得越来越高，辐射强度越来越大，最终将在一次剧烈的辐射爆发中灰飞烟灭。这便是黑洞的结局。
四、无边界条件理论，是物理学家霍金提出，一种既自洽又自足的无边界宇宙学。这个理论认为，宇宙的边界条件就是它没有边界，宇宙中的一切在原则上都可以单独地由物理定律预言出来，而宇宙本身是从无中生有而来的（量子意义上）或者没有起源（经典意义上）。无边界条件如果成立，则说明宇宙是自给自足的，这意味着宇宙不需要创世上帝或者不存在第一推动。霍金使用欧几里德的量子引力学描述宇宙的起源。在这个模型中，我们所熟悉并能感知到的真实时间（实时间），被一种如空间第四向的虚时间所取代，根据欧几里德方法论可得，虚时宇宙史是如同地球表面一般的四维球面（但它比地球表面多了两维）。即欧几里德时空与地球表面一样，是一个无尽闭合曲面。而宇宙的奇点，在这个模型中，就相当于地球的南极。因此，正犹如“地球的南极之南，是什么也没有”的道理一样，宇宙的奇点之前，也是什么也没有。
五、共形循环宇宙学，是物理学家彭罗斯提出的。该理论认为，宇宙并非只有一次大爆炸，而是在一个个从大爆炸到死亡的“永世”（aeon）中反复循环。所谓“永世”（aeon），就是宇宙从大爆炸创生到下一次大爆炸之间的“生命周期”。大爆炸创生之后，宇宙不会永远膨胀下去，当宇宙中所有黑洞都通过“霍金辐射”蒸发殆尽，届时，宇宙中的全部质量均衰变为了辐射（即所有的物质都转变为了能量），宇宙的状态看起来就会和大爆炸之时的状态几乎一模一样。而经过一种叫做“共形变换”的数学变换，可以把无穷大的宇宙未来和无穷小的大爆炸奇点连接起来。这样宇宙就从一个“永世”到下一个“永世”，不断循环下去。彭罗斯相信，宇宙自始至终都在遵循热力学第二定律——熵增定律。宇宙在奇点大爆炸之前，是熵值最低的时候。当大爆炸发生后，熵值就开始不断增大。随着熵值的增大，宇宙变得越来越不稳定。当宇宙的熵值达到极大值，趋向无穷时，天体开始逐渐毁灭，黑洞不断壮大吞噬掉一切物质转化为能量。熵值伴随着这个过程慢慢减小。到了最后，黑洞蒸发殆尽，整个宇宙变成一个纯能量的空间，熵被彻底清零。接着，能量空间坍缩到奇点状态，新的大爆炸再次发生，新的宇宙开始膨胀演化。
六、量子创造理论（quantum creation），是宇宙学家维连金提出的。该理论认为，宇宙可以依据量子机制自动诞生。在量子理论中，存在着一个确定的原理，即成对的粒子可以自发地、短暂地从虚无的空间中出现（ “量子涨落”现象）。维连金根据这种真空量子涨落现象，提出了一种量子机制，可以从一个没有时间、没有空间、也没有物质的状态产生一个膨胀的宇宙。（该机制的原理是，利用量子规则，在虚空中制造出有动量的微型气泡空间，而动量会让其膨胀至宇宙规模。）所以，维连金认为奇点大爆炸之前是一片虚无，宇宙是从虚无中，由量子涨落产生出来的。）
问题探讨：一、流浪行星究竟会不会被黑洞吞噬？
流浪行星，又被称为孤儿行星，是指不围绕任何恒星公转，流浪于星系之间的行星。这些行星虽然不在行星系统中，不围绕恒星公转，却具有正常行星该有的质量、体积及能量等特征。它们之所以流浪，要么是因为受到其它行星天体的引力影响而被抛出原本绕着公转的行星系统，要么是因为在行星系统形成期间被弹射出来的。据推测，光是银河系内，类似木星大小的流浪行星数量大概就有恒星的两倍之多。
由于这些流浪行星不围绕天体公转，而由恒星衰亡坍塌形成的黑洞边界有限，所以这些流浪行星会不会被黑洞吞噬“蒸发”成能量？还是随着宇宙持续膨胀，将以其原有的（物质）状态，永远地存在下去，在宇宙中继续飘荡流浪？
问题探讨：二、生物的存在，对于浩瀚无垠的宇宙来说，是有着某些特殊意义呢，还是说根本微不足道，可有可无？
大约在46亿年前，银河系中一片巨大的分子气体云中的一小块，发生引力坍缩形成了原始的太阳系。而原始太阳系里的一些气体尘埃云又凝聚形成了最初的地球。
地球诞生之初，十分荒凉、狂躁，环境异常恶劣。那时候，地球上没有结构复杂的物质，更没有生命。
根据化学起源说理论，生命是在地球的原始大气出现之后，才逐渐开始孕育的。它的诞生与原始大气密切相关。在早期的地球上，火山爆发十分频繁。随着火山爆发，地球内部一些气体被源源不断地释放出来，形成了原始大气。经过日积月累之后，原始大气中的水蒸气越来越多，地球表面温度开始降低。后来，温度降低到水的沸点以下，水蒸气就化作倾盆大雨，不分昼夜地降落到了地面上，形成了最初的海洋，为生命的诞生准备了必要的基础。
据推测，原始大气的主要成份是一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水蒸气、氨气。这些原本都只是结构简单的气体分子。但在宇宙射线、雷电、火山喷发等活动释放出来的强烈能量作用下，这些简单的气体分子“意外”合成了结构复杂的有机分子，如氨基酸分子和核苷酸分子。
氨基酸和核苷酸是生物体内普遍存在，最为重要的两种有机小分子，它们是建造生命大厦的砖块和石头。在早期地球上，自然合成的氨基酸和核苷酸随雨水汇集到了湖泊海洋里。经过长年累月的积累后，不断相互接触，并在适当条件辅助下（如黏土的吸附作用），通过缩合作用或聚合作用形成了结构更为复杂的生物大分子，即原始的蛋白质分子和核酸分子。随后，在接下来的数亿年里，原始的蛋白质分子和核酸分子又极其“意外”地组合成了结构极为复杂的有机多分子体系，并最终演化成了原始生命，诞生出了地球上的第一个细胞。
自第一批原核微生物（原始单细胞生物）诞生之后，生物便开始踏上了一条漫长的进化之路。生物的进化，一直遵循着由简单到复杂，由低级到高级的趋势来进行，历经了从原核生物进化为真核单细胞生物的过程，然后又按照不同方向发展，出现了真菌界、植物界和动物界。其中，动物界从原始鞭毛虫进化到多细胞动物，从原始多细胞动物再进化到出现脊索动物，进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又进化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的其中一支再进一步发展成为了高等智慧生物——人类。
尔后，人类凭借着特有的高等智慧，在持续学习和实践过程中，积累和掌握了大量改造自然环境的能力，以使自身生活更加舒适、使自身繁衍更加有利，并最终成为了地球上的统治生物。
接着又经过了数千年文明的发展之后，人类拥有了前所未有高度发达的科学技术，能用巨型工程机械设备移山填海，能用钻井平台提取深海能源，能用火箭、卫星、航天飞机等航天器探索广袤宇宙空间，能用人工智能帮助解决问题、用机器人替代人力劳动，能用核技术产生源源不断的能量和制造毁天灭地的武器，能用生物技术抵抗疾病和改变生命状态。毫无疑问，现代的人类，已经完全主宰了地球。
回过头来看，纵观整个地球生物的发展史，生物的诞生和每一步演化，其过程似乎都有着极其幸运的“偶然”和“意外”，这些“偶然”和“意外”，都是在亿分之一，乃至万亿分之一的极小概率下，奇迹般发生的。
那么，生物在宇宙中出现，是否真的纯粹是偶然？生物从原始微生物进化成今天具有高度文明的人类，然后又再进化成能够进行体内核聚变的“新型人类”，是否也纯粹是偶然？
生物的存在，对于浩瀚无垠的宇宙来说，是有着某些特殊意义呢，还是说根本微不足道，可有可无？
问题探讨：三、以上多个假说都提及到了”奇点“，问题是”奇点“是如何形成的？上述理论关于“奇点”形成，有没有可能都是错的？
本文作者：易图归道先生（科幻小说作家、代表作《宇宙印记与万物归道》）
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