最前沿的宇宙未解之谜( 二 ) _之谜

问题二：宇宙具有怎样的外形？“气球类比”似乎将其形容为一个中空的球体，但是看起来不会这么简单。
所谓“气球类比”，其实是一种科学家借以更形象解释宇宙膨胀的可视化工具：假定人们坐在一只巨大的、表面有很多标记点的气球上。当气球开始膨胀时，人们就会看到这些标记点从自己的位置朝着各个方向移动而去。而不管人们坐在表面的什么位置，都会看到同样的情景。此外，标记点移动的速度与它们移动的距离成正比例。比如，整个气球的体积如果在一分钟里膨胀了一倍，那么原本距离人们一英寸远的标记点现在就距离两英寸，两英寸远的则变为四英寸，以此类推。
这种理论的问题在于，它毕竟只是一种类比。整个气球的表面用局部比例尺上看，实际上是一张二维的平面，而宇宙则是一个三维的空间。气球作为集合体，在三维世界里有一个中心，但宇宙没有。借用因宇宙加速理论而获得诺贝尔奖的布莱恩·施密特教授的话说，“气球的内部更应当是一个四维的世界” 。在他看来，只有这样，才能真正将宇宙看作一个高维度的球体。不过对于一般人而言，这实在太过抽象。
宇宙学家们当然曾讨论过宇宙的外形问题。因为空间的外形受其整体密度的影响，所以这里就有一种方法：观察一束在空间里做超长距离旅行的光，看它发生怎样的变化——是出现了弯曲还是更加笔直地前行。当前最被接受的一种宇宙模型，是上世纪80年代提出的“暴胀”理论。该理论认为宇宙的外形应当是绝对的扁平。这在当时引发了争论，但现在已经被证实是正确的。通过研究大爆炸发生后短时间里散射出的微波射线，美国国家航空航天局的威尔金森微波各向异性探测器已经发现，宇宙的扁平度高达99.6% 。
问题三：大爆炸之前的存在是什么？是什么导致了大爆炸的发生？还有多少相同原因产生的宇宙存在？
对这个问题最简单也最诚恳的回答，恐怕是无人知晓。
当然，依然有很多人并不甘于“不知道”这三个字。于是便有了成篇累牍的科技文献，以及那些奇思妙想。
其中，上世纪二、三十年代就有一批包括艾尔伯特·爱因斯坦在内的科学家提出，宇宙或许是一个在膨胀与收缩两极之间生生不息、循环不止的永恒存在。这一起源理论很明显违反了热力学第二定律，因此被证明是不成立的。宇宙本质上是在不断衰减而非重置。不过这种理论直到现在依然拥有众多的信徒。
另一种著名的理论是膜宇宙学，它的代表人物是普林斯顿大学的保罗·斯泰恩哈特教授。这种理论认为，大爆炸的起因是两张“膜”发生了碰撞——三维的世界穿越了一个更高维度的空间。如果人们想要理解得更直观一些，手持两张褶皱的纸进行相互碰撞就是最富视觉效果的解释。当两张膜发生碰撞，我们的宇宙就此诞生，随后两张膜各奔东西。不过在一万亿年左右之后，它们还将再次会面并重复同样的事情，即制造一场新的大爆炸和一个新的宇宙。按照斯塔恩哈特的演算，该过程不违背热力学定律，因而将循环往复，没有穷尽。
以上两者之外，永恒宇宙轮还有一支由“暴胀理论”演变而来的重要分支。宇宙学家安德烈·林德和阿兰·古斯，即“暴胀理论”的提出者意识到，按照自己的理论模型，大爆炸的个数并非1个而应当是无数个，并且每一个都导致新宇宙的诞生。于是在他们的“永恒暴胀”模型中，宇宙多元而非我们独有，多元宇宙在范围与持续时间上都是无穷尽的。每一个宇宙都源自于一个能量场中的单次量子起伏，并且迅速发展壮大。这些能量场可以看做引发大爆炸发生的导火索，用古斯自己的话说，是“终极的免费午餐” 。