138亿年前奇点突然膨胀诞生宇宙，无穷小的奇点为何能产生宇宙？

宇宙的浩瀚让我们惊叹，科学家们通过现代科技测量出可观测宇宙的直径大约为930亿光年，真实宇宙很可能更大，也就是说我们可能永远也不知道宇宙的真实大小。

但谁又能想到，如此浩瀚的宇宙竟然诞生于138亿年前的一场大爆炸，而且这场大爆炸是由体积无穷小的奇点引发的。这个奇点到底是一个什么样的存在方式，人类并不清楚，因为所有的物理法则在奇点面前都失效了，科学家们只能去猜测奇点的存在方式，进行抽象的描述。

宇宙大爆炸理论让不少人感到困惑，我们的日常生活经验也告诉我们，任何事物都应该是具体的，不管多小，都有固定的体积，但奇点完全有别于普通物质，完全不按套路出牌，这也是为什么不少人都不愿意相信宇宙大爆炸理论。

那么，大爆炸理论到底是如何诞生的呢？

在大爆炸理论之前，人类其实一直在研究宇宙是怎么起源的，但面对如此一个宏大的问题，始终没有一个满意的答案。

几百年前，牛顿提出了伟大的万有引力定律，诠释了万物的运行规律。在万有引力作用下，宇宙万物都应该朝着某个中心点聚拢坍缩，最终肯定会聚拢成为一个点，但现实中并没有出现这种情况，到底谁什么力量在驱动着宇宙万物的运动，牛顿也无法给出答案。

到了20世纪，爱因斯坦提出了广义相对论，发现宇宙不像人们想象的那么稳定，而当时绝大多数科学家都认为宇宙是稳恒态的，一成不变的。爱因斯坦为了让广义相对论中的引力场方程与主流科学观点相符，就加了一个“宇宙常数”，该常数可以让引力场方程描述下的宇宙处于稳恒态，也就是静止状态。

不过之后爱因斯坦也承认“宇宙常数”是他一生中犯下最大的错误，这样的错误是在哈勃发现宇宙膨胀这个事实之后才被爱因斯坦认识到的。

20世纪20年代，天文学家哈勃在观察遥远星系的运行规律时，发现明显的红移现象，这表明遥远星系在加速远离地球，而且速度越来越快，这说明宇宙一直在膨胀，也是宇宙大爆炸理论的一个有力证据。

哈勃的发现彻底颠覆了人们对宇宙稳定态的认知，原来宇宙一直在加速膨胀。既然一直在膨胀，那么把时间倒推回去，宇宙万物就会不断集中到一起，最终集中到一个体积无穷小的点，所谓的奇点。

当然，宇宙膨胀虽然是宇宙大爆炸理论的有力证据，但仅凭这一个证据显然很难服众。不过20世纪60年代，更多的证据相继被发现，比如说宇宙微波背景辐射，还有宇宙中的氦元素丰度等，让宇宙大爆炸理论越来越被主流科学界认可。

大爆炸理论认为，在大约138亿年前，一个体积无穷小，温度密度无限高的奇点，突然急剧膨胀，经过漫长时间演化，才有了我们如今看到的多彩世界。

下面具体讲一下宇宙大爆炸理论的几个重要证据。

第一个证据：哈勃红移。上面讲了，20世纪20年代，哈勃发现了几乎所有星系都在存在红移现象，这表明遥远的星系都在远离地球，而且距离越远的星系，红移现象越明显。

什么是红移呢？涉及到光线的多普勒频移，当光线朝向地球飞行时，就会变蓝，出现蓝移现象。反之，当光线远离地球时，就会变红，发生红移。

第二个证据，宇宙微波背景辐射。根据宇宙大爆炸理论，大爆炸初期宇宙处于一个极度高温的状态，经过138亿年的不断冷却，如今的宇宙温度已经相当低了。不过如今宇宙当中还残留有大爆炸初期的辐射，科学家们可以通过技术手段观测到这种辐射，被称为宇宙微波背景辐射。

因为宇宙自诞生之日起一直在膨胀，宇宙初期的辐射早就被拉伸到微波，温度非常低，大约只有2.7K，观察到的结果与大爆炸理论完美吻合。

第三个证据，宇宙元素丰度。按照宇宙大爆炸的诠释，宇宙中一开始都是氢元素和氦元素，更重的元素都是恒星聚变而来的。科学家们可以从宇宙学模型中推测出氦元素的丰度，结果与大爆炸理论同样完美吻合。

除了以上三个证据之外，当然也有其他证据，比如说宇宙的各向同性，引力波的发现等，都是有力的证据。这么多的证据，宇宙大爆炸理论当然会被主流科学界认可。

当然，这并不是说宇宙大爆炸理论就是完美的理论，该理论仍然有瑕疵，甚至还是“致命”的瑕疵。正如刚才所讲，科学家们并不知道那个无穷小的奇点为何能爆炸出如此浩瀚的宇宙，那个奇点到底是如何诞生的？

说来也很无奈，理论上讲科学家们没有义务为奇点的存在状态负责，因为在如今的科学体系下，存在一个最短的时间单位：普朗克时间，任何小于普朗克时间的单位都是没有意义的。

也就是说，宇宙大爆炸瞬间的奇点对于我们来讲是没有意义的，宇宙大爆炸发生一个普朗克时间之后的宇宙事件才是有意义的，“一个普朗克时间”之前的时间是没有意义的，甚至谈不上“时间”。

科学家们只需要解释宇宙大爆炸发生一个普朗克之后的事情，就可以了！

但是，普朗克时间的存在，虽然看起来没有什么毛病，但总给人一种不舒服的感觉，强迫我们不要去思考宇宙大爆炸瞬间或者说宇宙大爆炸之前的事情。

其实本质来讲，还是刚才所讲的，我们如今发现的物理定律太“无能”了，在奇点面前全部失效。有科学家认为奇点并不属于我们的四维时空，而是高维度的产物，而如今我们发现的所有大自然法则的基础都是四维时空，因此面对高维度的奇点，当然会失效了。

不过，诡异的量子力学似乎让我们看到了宇宙大爆炸之前的状态，还有奇点的诞生。

根据量子力学的不确定性原理，在看似空无一物的环境里，会随机衍生出虚粒子对，这个过程也被称为量子涨落。量子涨落有大有小，由于时间和能量存在不确定性关系，意味着在足够短的时间里，量子涨落可以达到无穷大，甚至直接涨落出拥有无穷能量的奇点。

说白了，我们的宇宙就是一个极大的量子涨落产生的。但是要出现一个极大的量子涨落，概率是非常非常低的。但只要时间足够长，一定会出现。而在宇宙大爆炸之前恰恰是没有时间概念的，意味着极大的量子涨落可以在“一个瞬间”出现，而这个瞬间对于我们来讲，可能就是永久！

完！