万物从何而来?如今宇宙学的研究,正在慢慢揭开这个困扰人类千年的问题。138亿年前的大爆炸被认为是宇宙的起点,但奇点之前是什么?这个更关键的问题浮出水面,时间在那一刻才诞生,之前这个词本身似乎都失去了意义。宇宙或许真的源于无,量子宇宙学给出的答案简洁又颠覆认知,这里的无,并非绝对的虚无,而是充满量子活动的真空。

量子场论告诉我们,真空从来不是空荡荡的。能量和时间无法同时精准测量,这是海森堡不确定性原理的核心内容,这就让真空里不断有虚粒子成对出现,又瞬间湮灭,把能量还给真空。卡西米尔效应就是最好的证明,这种量子涨落看似微弱,却有实实在在的证据。
因为真空涨落,两个靠得极近的金属板之间会产生吸引力。无数次微小的创世预演,其实正在我们身边的每一寸空间里进行,只是能量太低,无法形成新的时空。不再需要归还能量的可能,发生在这种涨落的能量足够大,大到让时空发生相变时,大爆炸的开端,或许就是这样一次不可逆的变化。

早期宇宙可能处于一种高能亚稳态的假真空状态。哪怕是一次微小的量子变化,都能让这种并不稳定的状态,向更低能量的真正真空转变。威力超乎想象的暴胀能,在这个过程中被释放出来,在不到10的负36次方秒的时间里,空间就被拉伸了至少10的26次方倍。这次膨胀也放大了原本微观的量子噪声,使其成为后来星系形成的基础。
真空自身追求更稳定状态的结果,造就了宇宙的诞生,而非外部力量推动。我想,要是能把量子涨落的能量捕捉下来,是不是就能解决地球的能源危机?当然这只是个大胆的想法,目前的技术还远远做不到,但谁知道未来会不会有突破。

乌克兰裔宇宙学家维连金的理论更进一步。他认为整个宇宙的波函数可以从没有时空的状态,跃迁到拥有时空、物质和能量的状态,在他看来,这就是宇宙诞生的过程,类似粒子的量子隧穿。和物质一起被创造出来的,还有原本并不存在的时间和空间。就像问北极点以北是什么,这个问题本身就没有意义,追问宇宙诞生之前的状态,也是同样的道理。如果宇宙真的是偷渡出来的,那会不会有无数个这样的偷渡者,在不同的时空里形成各自的宇宙,而我们只是其中之一。
最新的研究把目光放在了引力波上。在宇宙指数膨胀的背景下,科学家发现引力波的真空涨落可以通过自身的相互作用,产生物质密度的起伏,不需要额外的场来推动。时空的抖动自己就能为宇宙的结构打下基础,这就是上述发现的核心含义。这个理论预测的某个物理量,比传统理论要小,未来通过更精确的观测,就能验证这个说法是否正确。

用数学方法描述宇宙的波函数,是霍金提出的无边界条件的核心内容,他认为时空就像一个四维球面,有限但没有边界,没有开端也没有终结。2025年数学家陈中源的证明,让这个理论有了更坚实的基础,这个四维球面表面的一层薄膜,就是我们所处的三维空间。这种几何上的自洽,反而让起源这个概念失去了意义,我们无需纠结圆的起点在哪里,宇宙的存在本身就是一种必然。
宇宙无中生有的理论,已经不是纯粹的猜想,而是可以通过观测来验证的。观测宇宙微波背景的偏振情况,判断原初引力波的强度,科学家会使用更高精度的仪器。下一代引力波天文台,也有望捕捉到宇宙暴胀时期的信号,直接见证真空涨落创造宇宙的时刻。甚至有科学家计划在实验室里,用强激光制造出瞬态的微宇宙,模拟高能密度下的量子场行为,把宇宙诞生的过程缩小到桌面尺度。
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