在我们二月份的封面故事《大爆炸之前》中,作者、《时代》周刊高级撰稿人迈克尔·D·莱蒙尼克探讨了这样一种观点:大爆炸是由我们三维宇宙与其他隐藏在高维度的三维宇宙碰撞而引发的。大爆炸并非一切的开端,而是一系列漫长、或许是无限的碰撞和宇宙重生循环中的一次灾难。
毋庸置疑,我们收到了大量惊叹和好奇的信件。通过我们全新的网络独家栏目“专家论坛”,读者有机会直接向莱蒙尼克提问,他下面对约二十几个问题的回答。他说:“我印象深刻的是,《发现》杂志的读者消化了一个令人费解的概念,并带着这么多深思熟虑且富有挑战性的问题回来。”
唐娜·弗里索利,47岁,缅因州
问题:您是在说宇宙是平坦的吗?我有点不明白,因为如果是这样,我很难相信,因为我们的宇宙是由球体组成的。我是不是完全错了?
莱蒙尼克:您感到困惑并不奇怪——当维度开始增加时,我也会感到困惑。当天体物理学家说宇宙是平坦的时,他们指的是三维的平坦性。它**类似于**我们在一张二维纸上看到的平坦性,但并不是很容易就能想象出来的。但就像你可以在一张平坦的纸上画一个圆一样,你也可以在一个三维的平坦宇宙中放置球形的行星、恒星等。
全名:雷蒙德·埃利斯,45岁,澳大利亚布里斯班
问题:我的问题主要是心理上的。我们为什么偏爱大爆炸理论?我们偏爱大爆炸理论是基于逻辑还是情感上的喜好?为什么我们选择像大爆炸这样壮观的事件作为宇宙的开端?仅仅是因为我们作为一个社会崇拜力量——强大的汽车、激烈的盛大结局、壮观的音乐会吗?
莱蒙尼克:不,是因为观测到的证据——宇宙膨胀、残留的微波背景辐射以及精确的氢氦比例——都指向了大爆炸。我们“选择”大爆炸的程度,不亚于我们“选择”了重力。
查尔斯·R·图尔利,70岁,西弗吉尼亚州飓风市
问题:如果我们的宇宙注定要再次“撞上”我们看不见的宇宙,物理学家们有提出时间表吗?如果存在10个维度(比我们目前感知的多七个),那么其他七个是什么?
莱蒙尼克:时间表相当令人安心:下一次碰撞至少要再过10^100年后(即1后面跟着100个零)。至于额外的维度,它们就是……维度,就是这样。我们没有感知到它们的原因是它们被“紧致化”了——也就是说,它们非常小,不会影响我们的生活。
大卫·G·卡鲁斯蒂斯,35岁,加利福尼亚州萨克拉门托
问题:您在文章中说:“数万亿年后,物质将分散得如此之广,以至于其平均密度将远低于每千万亿立方光年的空间中平均只有一个电子的密度。这非常接近零密度,没有有意义的区别。”那么,当膜碰撞时,物质从何而来创造无数的星系和恒星?这似乎是一个宇宙凭空产生的。这是我真正想理解的一点。
莱蒙尼克:物质是从碰撞产生的能量中凝结出来的,就像常规大爆炸理论中的物质从爆炸的能量中凝结出来一样。能量已经存在,但在碰撞之前,它存在于我们的宇宙之外。
托尼·约翰逊,32岁,犹他州
问题:是否有可能留下前一个宇宙的物质?
莱蒙尼克:在大爆炸情景中,不行。在ekpyrotic宇宙中,物质会分布得如此稀疏,以至于答案仍然是“否”,在实践上是如此,但并非绝对。
里克·弗里曼,50岁
问题:据我所知,宇宙不断加速膨胀大约始于50亿年前,当时宇宙的年龄约为87亿年。为什么?发生了什么?这与我们太阳系和/或地球的形成有关吗?
莱蒙尼克:不,没有关联。发生的是,每立方米的宇宙空间都含有相同量的暗能量。随着宇宙的膨胀,这意味着更多的立方米,因此也就有更大的推力。宇宙需要花费数十亿年才能膨胀到足够大,包含足够的暗能量来克服引力,而引力在此之前一直倾向于减缓膨胀。
全名:凯尔·福斯特,24岁,俄勒冈州波特兰
问题:如果当前宇宙旁边只有一个质子宽度的第二个宇宙,那么粒子加速器是否能够测试这种宇宙相互作用和能量释放的理论?
莱蒙尼克:不能。根据目前的理论,第二个宇宙对我们来说将是完全无法触及的,尽管它会非常近。
罗伯托·C·查韦斯,73岁,亚利桑那州奇诺谷
问题:是否考虑过高维“膜”中的物质在膨胀时期侵入我们宇宙的可能性,而这就是我们现在称之为暗物质?如果是这样,为什么没有提及?
莱蒙尼克:没有考虑过,因为这是一个极其复杂的额外假设,没有任何证据支持。
全名:克拉伦斯·霍尔,52岁,马里兰州巴尔的摩
问题:如果大爆炸真的发生了,那么在大爆炸之前是什么存在的?假设某种形式的存在确实存在。数学证明了事物不能凭空出现!E = mc^2。
莱蒙尼克:数学并没有证明这一点;物质和能量有相互平衡的方式。至于大爆炸之前是什么,现代物理学根本无法回答这个问题,甚至无法进行有意义的推测。
特里·沃德,65岁,科罗拉多州丹佛
问题:当我们观察更遥远的恒星时,它们移动得更快似乎不合逻辑。我们看到的是它们数十亿年前的样子。这并不意味着它们今天在加速远离。请对此发表评论。
莱蒙尼克:这是一个微妙的点,也是一个好问题。实际上,它们并不是你通常认为的那种“移动”。我们与它们之间的空间已经伸展,穿过这段空间的光也已伸展,使其看起来更红。所以,正是所有时间里——从那时到现在——的伸展,使得恒星的图像看起来比附近的恒星移动得更快,这是宇宙膨胀的直接后果。
格雷厄姆·罗伯逊,63岁,安大略省萨尼亚
问题:如果宇宙在膨胀,星系怎么会碰撞?
莱蒙尼克:宇宙整体上在膨胀,但在局部,引力可以克服膨胀。这和你不会从地球表面膨胀开来是同一个原因。
格雷厄姆·罗伯逊,63岁,安大略省萨尼亚
问题:考虑到宇宙中恒星的丰富性,似乎所有恒星的辐射最终都会被其他恒星重新吸收。这种能量的回收对判断宇宙的年龄有什么影响?
莱蒙尼克:实际上,空的空间比恒星多得多。我们从古老星系看到的光在大多数情况下是直接到达我们的。
内森尼尔,16岁,宾夕法尼亚州
问题:我只想知道政府何时会发布关于除我们之外的生命形式的信息。我确信在这个不断膨胀的宇宙中,我们并不孤单。我还想知道宇宙的尽头是什么?如果您能回答这些问题,我将绝对惊讶。非常感谢。
莱蒙尼克:我认为政府如果有这些信息,就会发布。至于宇宙的尽头,没有证据表明宇宙有尽头或边界。宇宙有一个可见的边缘,但它绝不是物理边界。
罗纳德·加勒特,50岁,新泽西州
问题:我也同意存在无限的起源是万物之始的理论。我不认为一切都始于大爆炸。但如果是在无法想象的过去,那个开始一切的“第一个”东西不得不从虚无中产生,这难道不是很可能吗?否则,包括已知和未知的宇宙不就是一种不可能吗?所以我思考,故我在!这除了是上帝的神圣干预,还能是什么?我知道,我知道——那么上帝是从哪里来的呢?希望这是我们离开这个宇宙后能获得的回报。
莱蒙尼克:在我看来,根据我们目前的理解断言任何事物为“不可能”都是愚蠢的。上帝很有可能存在,但我并不认为上述是一个非常强有力的论证。
杰西卡·考尔斯,19岁,密歇根州
问题:您在文章中提到,教皇庇护十二世于1951年批准了大爆炸理论。这是否意味着天主教会同意该理论?
莱蒙尼克:据我所知,是的。
西恩娜·K·尼德普鲁姆,42岁,伊利诺伊州
问题:暗物质是我们膜的一部分还是邻近膜的一部分?暗物质的引力是邻近膜存在的結果吗?
莱蒙尼克:这一切都是我们的一部分。如果暗物质不在这个宇宙中,它就不会影响我们。
迈克尔·J·塞克斯顿,35岁,宾夕法尼亚州曼海姆
问题:无限的空间,最终必然如此,这几乎决定了不可能只有一个大爆炸。对于所有可测量范围之外的事物,是否有任何合理的推测?我们的宇宙大爆炸最终必须撞上另一个大爆炸。或者我们是否已经看到了已知光和物质形式的最大全集体?
莱蒙尼克:无限的空间**不**必然存在。但即使它存在,大爆炸也同时发生在我们的宇宙的每一个地方,所以不会有任何“相遇”。
尼古拉斯·P·邓巴,21岁,内布拉斯加州奥马哈
问题:如果大爆炸事件的零点是以零、虚无的物理存在开始,并以相等且相反的无限二分法膨胀,那么零的对立面是什么?
莱蒙尼克:这听起来像一个禅宗公案,而不是我认识的任何科学问题。
保罗·史密斯,56岁,密歇根州
问题:这项工作经过同行评审了吗?如果是,在哪里?基于这个理论的物理学基础是量子层面,是否有任何新的预测涉及在哪里和如何找到可能解决其持续缺失的引力子?
莱蒙尼克:是的,我认为它已经在《天体物理学杂志》上经过同行评审。您可以通过在线预印本资源 arXiv (http://arXiv.org/archive/astro-ph) 找到相关论文。关于第二个问题,没有。这个新想法依赖于量子理论,但它并没有以任何方式改进它,从而有助于引力子的搜索。
特里·尚科夫,35岁,印第安纳州梅里尔维尔
问题:马克斯·泰格马克也曾表示,存在多个宇宙,正如本文所述——只是他预测的数量非常庞大。您在本文中是否只描述了两个宇宙是为了保持简单?如果您的研究表明会有许多宇宙,这是否意味着会发生更频繁的相互作用,从而导致大爆炸?
莱蒙尼克:泰格马克的多个宇宙是基于普通的广义相对论的,并且与保罗·斯坦哈特的观点(基于M理论)非常不同。我不确定是否有人深入探讨过您提到的那种情景,这无疑是一个引人深思的观点。
约翰·E·奎克三世,25岁,宾夕法尼亚州约克
问题:我一直在想这个问题很久了:他们说宇宙在膨胀,但它在膨胀成什么?它占据了什么空间?
莱蒙尼克:这是一个好问题,但你可能不喜欢答案。它没有膨胀成任何东西。所有的空间本身都开始很小,并且正在膨胀。作为类比,想象一个球体的二维表面。(在类比中,球体没有内部,也没有外部——只有表面本身。它是一个“宇宙”,独一无二。)好的,现在表面在膨胀。越来越多的“空间”出现了,但它并没有膨胀成任何东西。它只是在变大。
如果这让你头疼,说明你还不够努力。
约翰·哈里斯,40岁,马里兰州
问题:无论大爆炸是单一事件,还是数十亿年的多次事件,仍然没有回答“为什么会存在任何东西”的问题。多个和/或平行世界只是在另一个层面提出了这个问题:那些平行世界是从哪里来的?
莱蒙尼克:没错——除非它们一直都在那里,因此从未有过开始。ekpyrotic理论仍然无法解释为什么会有“某些东西”而不是“虚无”。














