简单说:我们还不知道。但直接回答“不知道”似乎有点太糊弄人了,先解释一下“我们为什么不知道”,然后试着用量子力学诠释宇宙大爆炸到底是如何发生的。
科学家只能管宇宙诞生之后的事情,“宇宙大爆炸的瞬间到底发生了什么”不归科学家管。
如何理解上面这句话?
普朗克时间,人类的认知只能从宇宙大爆炸发生一个普朗克时间之后。因为普朗克时间是有意义的最小时间单位,任何小于普朗克时间的单位都没有意义。
因此,如果你要问“宇宙大爆炸发生一个普朗克时间之前到底是什么样的状态”,这种问题对于人类来讲是没有意义的,起码目前没有任何意义。
一个普朗克时间非常短,至于10^-43秒。也就是说,科学家只能描述宇宙大爆炸发生10^-43秒之后的宇宙,之前的宇宙对于我们来讲是没有意义的。
而宇宙大爆炸发生时的奇点只是一个数学上的概念,奇点也就是零点,一切从零开始。虽然普朗克时间非常短,但总是大于零的。
对于奇点的认知,目前人类所有的物理定律都失效。
但诡异的量子力学似乎让我们对宇宙大爆炸的理解更进一步。
按照量子力学的诠释,物质在引力作用下向内坍缩的过程中,有可能“反弹”膨胀到其他维度,所谓的高维度。
至于高维度是怎样的存在方式,不是我们能想象的。
比如说神奇的黑洞中心奇点就是这样,黑洞奇点可以对时空无限坍缩,以至于奇点处已经不存在时空,所以我们所知的一切大自然法则都在奇点消失。
但是按照量子力学诠释,量子泡沫(量子起伏)可能随时出现,来自超时空的量子泡沫不断上演,时空能量就会出现在我们的宇宙。
从这点来讲,能量仍旧守恒,不同的是,量子两个不同维度的能量进行了交换,达到了平衡。
什么是量子泡沫(量子起伏)?
量子泡沫是一种能量的涨落,这种能量称为“真空零点能”。量子泡沫随机上演,然后瞬间消失,就蕴藏在真空中。
出现的方式是虚粒子对的衍生和湮灭,衍生出来的时间非常短,几乎瞬间消失。按照量子力学不确定性诠释,偶然也会出现没有湮灭的虚粒子,于是奇点就有可能出现。
这种量子泡沫被科学家们认为是宇宙大爆炸前的一种状态。奇点从超时空的其他维度膨胀到我们的宇宙,然后时空得以形成。
对于宇宙的终极未来,有一种观点认为,遥远的未来宇宙将会停止膨胀,然后开始向内坍缩,最终再次形成奇点,开始新的轮回!