宇宙是一個(gè)輪回？天文學(xué)家推演，千萬(wàn)億年后宇宙將再次爆炸

人類的常識(shí)總是被“時(shí)間之箭”死死地錨定著：我們生老病死，杯子碎了無(wú)法重圓，宇宙從一場(chǎng)極其熾熱的“大爆炸”中誕生，并且正在走向一個(gè)絕對(duì)冰冷、空無(wú)一物的“熱寂”終局。

在絕大多數(shù)主流天體物理學(xué)家的劇本里，宇宙是一張單程票。當(dāng)所有的恒星熄滅，當(dāng)所有的黑洞蒸發(fā)，當(dāng)連最基礎(chǔ)的質(zhì)子都發(fā)生衰變之后，宇宙將變成一鍋無(wú)限大、絕對(duì)零度的光子濃湯。一切都結(jié)束了，舞臺(tái)的燈光被永遠(yuǎn)掐滅。

但如果死亡并不是終點(diǎn)，而是下一次開幕的序曲呢？

以 2020 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、黑洞奇點(diǎn)理論的奠基人羅杰·彭羅斯為首的頂尖理論物理學(xué)家們，用極其嚴(yán)密的廣義相對(duì)論幾何學(xué)指出：在千萬(wàn)億年之后，當(dāng)宇宙膨脹到極致、荒蕪到極點(diǎn)的那個(gè)瞬間，時(shí)空的幾何結(jié)構(gòu)將發(fā)生一次違背人類直覺的“重置”。

舊宇宙的終極廢墟，將在數(shù)學(xué)的奇跡下，化作新宇宙誕生時(shí)的第一聲驚雷，這就是顛覆認(rèn)知的“共形循環(huán)宇宙學(xué)”，輪回宇宙理論。

雖然現(xiàn)有理論認(rèn)為，在極其遙遠(yuǎn)的未來，宇宙中所有的物質(zhì)結(jié)構(gòu)都將不復(fù)存在，但在這個(gè)由純粹輻射構(gòu)成的宇宙中，一個(gè)極其詭異、卻又是狹義相對(duì)論基石的物理學(xué)現(xiàn)象出現(xiàn)了：對(duì)于沒有質(zhì)量的光子來說，時(shí)間和空間失去了意義。

愛因斯坦告訴我們，當(dāng)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到光速時(shí)，時(shí)間膨脹效應(yīng)會(huì)達(dá)到無(wú)限大，空間收縮效應(yīng)也會(huì)達(dá)到無(wú)限大。

這就意味著，對(duì)于一個(gè)在熱寂宇宙中飛行的光子而言，無(wú)論它飛越了多少百億光年的距離，對(duì)于它自己來說，這僅僅只是一瞬間；無(wú)論它在虛空中游蕩了多少萬(wàn)億年，它的內(nèi)部時(shí)鐘永遠(yuǎn)停留在“零”。

當(dāng)整個(gè)宇宙中只剩下這些“感受不到時(shí)間流逝”和“感受不到空間距離”的光子時(shí)，全宇宙的“時(shí)間”和“空間”標(biāo)尺，就在物理學(xué)意義上被徹底摧毀了。

沒有了質(zhì)量，就沒有了丈量時(shí)空的刻度。在此時(shí)的宇宙中，你根本無(wú)法定義什么叫“一米”，也無(wú)法定義什么叫“一秒”，這就是羅杰·彭羅斯施展物理學(xué)魔術(shù)的地方，他引入了一個(gè)極其優(yōu)美的數(shù)學(xué)工具：共形幾何。

在共形幾何中，只保留了角度的信息，而拋棄了距離的尺度，彭羅斯驚人地發(fā)現(xiàn)：一個(gè)無(wú)限膨脹、冷卻到絕對(duì)零度、只充滿無(wú)質(zhì)量光子的極度龐大且平坦的末日宇宙，在共形幾何的數(shù)學(xué)方程下，竟然與一個(gè)體積無(wú)限小、溫度極度熾熱、剛剛發(fā)生“大爆炸”的初始宇宙，是完全等價(jià)的！

這聽起來像是一個(gè)瘋狂的悖論，但在相對(duì)論的微觀層面卻嚴(yán)絲合縫。

因?yàn)樵谟钪娲蟊ǖ淖钤缙冢钪鏄O度熾熱，所有的粒子都在以極其接近光速的速度瘋狂狂飆。此時(shí)的粒子動(dòng)能極其龐大，它們的“靜止質(zhì)量”相比于動(dòng)能而言完全可以忽略不計(jì)，也就是說，大爆炸初期的宇宙，也是一個(gè)“無(wú)質(zhì)量”的宇宙。

物理學(xué)在這里完成了一次極其華麗的銜尾蛇咬合：舊宇宙擴(kuò)張到無(wú)限大、失去質(zhì)量的絕對(duì)冷寂期，和新宇宙剛剛誕生、質(zhì)量失去意義的絕對(duì)熾熱期，在幾何邊界上完美地對(duì)接在了一起，時(shí)間并沒有終結(jié)，空間也沒有死去。前一個(gè)宇宙無(wú)限膨脹的終結(jié)，就是后一個(gè)宇宙劇烈膨脹的開端。

彭羅斯給了這種宇宙輪回一個(gè)極其宏大且富有詩(shī)意的名詞：“世代”。

我們的宇宙，從大約 138 億年前的大爆炸開始，一直到極其遙遠(yuǎn)未來的熱寂，這整個(gè)極其漫長(zhǎng)的跨度，僅僅只是宇宙漫長(zhǎng)歷史中的一個(gè)世代，在我們的這個(gè)世代之前，有一個(gè)完整的上一個(gè)宇宙；而在我們的宇宙陷入死寂之后，它的灰燼又將引爆下一個(gè)世代。

這就如同一個(gè)無(wú)盡的套娃，宇宙在“大爆炸 -> 物質(zhì)演化 -> 黑洞統(tǒng)治 -> 極度膨脹 -> 失去質(zhì)量的共形重置 -> 新的大爆炸”這個(gè)死亡螺旋中，進(jìn)行著永恒的輪回。

在這個(gè)模型下，那顆在千萬(wàn)億年后熄滅的最后一點(diǎn)微光，并不僅僅是絕望的喪鐘，它是為了孕育下一個(gè)宇宙中數(shù)以千億計(jì)新星系而準(zhǔn)備的極其微小的火種，宇宙如同一個(gè)極其巨大的肺，每一次極其極其緩慢的呼出，最終都會(huì)化作下一次劇烈的吸入。

彭羅斯和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：如果上一個(gè)宇宙真的存在過，它一定會(huì)給我們的宇宙留下傷疤，這道傷疤就是大爆炸發(fā)生后 38 萬(wàn)年留下的第一縷光：宇宙微波背景輻射。

在上一個(gè)宇宙的末期，整個(gè)宇宙被無(wú)數(shù)個(gè)超大質(zhì)量黑洞所統(tǒng)治。這些黑洞最終都會(huì)通過極其緩慢的霍金輻射蒸發(fā)掉，當(dāng)一個(gè)質(zhì)量達(dá)到太陽(yáng)數(shù)十億倍的超大質(zhì)量黑洞在千萬(wàn)億年間慢慢蒸發(fā)，并在最后一刻發(fā)生劇烈的量子爆炸時(shí)，它會(huì)將上一個(gè)宇宙極其龐大的能量，極其集中地噴射到一個(gè)點(diǎn)上。

當(dāng)上一個(gè)宇宙經(jīng)過“共形重置”，在巨大的爆炸中演化成我們的宇宙時(shí)，那個(gè)黑洞蒸發(fā)留下的極其恐怖的能量斑點(diǎn)，并不會(huì)憑空消失。它會(huì)穿透時(shí)空的邊界，像幽靈一樣，重重地砸在我們宇宙的微波背景輻射地圖上。

彭羅斯將這些來自上一個(gè)宇宙的超大質(zhì)量黑洞遺跡，稱為“霍金點(diǎn)”，在探測(cè)數(shù)據(jù)上，它們會(huì)表現(xiàn)為宇宙微波背景輻射圖上，溫度極其異常、一圈一圈呈現(xiàn)同心圓結(jié)構(gòu)的“圓環(huán)結(jié)構(gòu)”。

彭羅斯團(tuán)隊(duì)在仔細(xì)分析了普朗克衛(wèi)星和 WMAP 衛(wèi)星傳回的極高精度 CMB 輻射全天圖后，極其篤定地宣布：他們已經(jīng)在天空中找到了好幾個(gè)極其清晰的高溫同心圓印記！

如果這些印記最終被更精確的天文觀測(cè)徹底證實(shí)，那將意味著人類天文學(xué)史上的終極大地震：我們?cè)谔炜罩校苯佑H眼目睹了上一個(gè)死去宇宙的“物理學(xué)遺像”，這也意味著，“大爆炸”絕非宇宙的第一天，它可能已經(jīng)是第無(wú)數(shù)次開機(jī)了。

從另一個(gè)極其宏大的視角來看，我們身處的這個(gè)宇宙，之所以能夠誕生極其璀璨的星系，誕生碳基生命，甚至演化出能夠坐在屏幕前思考宇宙命運(yùn)的大腦，全仰賴于大爆炸那一刻極其精妙的物理參數(shù)設(shè)定。

為什么參數(shù)會(huì)如此精妙？

或許是因?yàn)樵谶@個(gè)極其漫長(zhǎng)的輪回中，宇宙已經(jīng)嘗試了無(wú)數(shù)次。前一個(gè)宇宙的死亡，為后一個(gè)宇宙的誕生提供了幾何學(xué)上的受精卵。我們仰望夜空，看到的不僅是群星的閃爍，更是前無(wú)數(shù)個(gè)宇宙世代，在無(wú)盡的烈火與深寒中掙扎、死滅、再重生的余輝。

萬(wàn)物死于虛無(wú)，萬(wàn)物又生于虛無(wú)，這或許才是宇宙為自己寫下的，最完美的劇本。