宇宙大爆炸之前发生了什么？

宇宙大爆炸之前发生了什么？

宇宙从何而来？又如何变成如今这般“模样”？

目前，科学界普遍接受的观点是，这一叙述起源于大约138亿年前。在那个时期，一个密度极高的点经历了剧烈的膨胀，随后宇宙大爆炸爆发，宇宙持续扩张并逐渐降温，从原子核到原子，再到如今遍布天际的璀璨星辰，各种天体开始逐步形成。

这个故事中交织着诸多戏剧性的巧合与激烈的矛盾，然而，其中却隐藏着一个难以解释的缺陷：这两个截然不同的时期是如何相互衔接的？这个问题多年来一直像一团迷雾般困扰着科学家们。近期，一支国际科研队伍对宇宙发展过程中的这一重要转折阶段进行了仿真研究，他们提出，所谓的“再加热”阶段或许充当了宇宙早期两个时期之间的“纽带”，然而，这一现象的充分证据尚需后续探索。

宇宙的“两副面孔”：暴胀和大爆炸

谈及宇宙的诞生宇宙大爆炸之前，最广为人知的理论无疑是宇宙大爆炸说，该理论在本质上依托于爱因斯坦的广义相对论，并且已经获得了当前科学实验观测中最为广泛和精确的证实。

该理论提出，我们的宇宙起源于大约138亿年前。起初，它是一个极其微小且密集的“火球”，随后持续膨胀，并逐渐降温。随着时间的推移，我们今天所见的原子、四周的鸟鸣花香，以及遍布天际的璀璨恒星和星系，都逐渐形成了。

然而，当前物理学界普遍认同，在大爆炸之前，宇宙经历了一次暴胀现象。这一理论由日本学者佐藤胜彦以及美国学者阿兰·哈维·古斯共同提出。根据该理论，在宇宙诞生之初，短短不到万亿分之一秒的时间里，宇宙从几乎无限小的状态膨胀了1027倍。接着，宇宙发生了大爆炸，并逐步发展成如今我们所见的形态。

四处乱撞的粒子将宇宙“再加热”

宇宙究竟是如何在如此短的时间内实现这种快速的变化——由暴胀阶段过渡到爆炸阶段？这两个阶段之间又存在着怎样的联系呢？

美国趣味科学网站的消息指出，为了攻克这一宇宙演化的重大挑战，来自美国凯尼恩学院、麻省理工学院以及荷兰莱顿大学的科研团队，对宇宙暴胀与宇宙大爆炸之间的关键转折阶段——“再加热”时期进行了模拟研究。

在他们的研究中，主要作者雷切尔·阮及其团队对一种名为“暴胀子”的物质形态进行了模拟。他们认为，这种假想的“暴胀子”与希格斯玻色子具有相似的本质，能够生成推动宇宙膨胀的能量场。在适宜的条件下，“暴胀子”的能量能够被有效重新分配，进而产生宇宙重新加热所需的各类粒子。

麻省理工学院的物理学家戴维·凯泽指出，宇宙经历暴胀之后，随之而来的再加热阶段为“大爆炸”奠定了基础，可以说是在宇宙的范畴内定义了“大爆炸”这一概念。在那个转折时期宇宙大爆炸之前发生了什么？，宇宙经历了剧烈的动荡，万物混乱无序，物质的形态变得极其复杂。

雷切尔进一步阐述宇宙大爆炸之前发生了什么？，在宇宙经历暴胀阶段时，物质分布广泛，导致宇宙变得既寒冷又空旷，缺少了引发宇宙大爆炸所必需的“粒子热汤”。进入再加热阶段后，原本驱动宇宙暴胀的能量逐渐衰变，进而转变成了粒子。

雷切尔表示，这些粒子一旦问世宇宙大爆炸之前，便会四处冲撞，彼此碰撞，它们在碰撞中传递动量和能量，而这种能量的存在，正是将原本寒冷的宇宙重新加热的源泉，为宇宙大爆炸的发生打下了坚实的基础。

引力波中或潜伏关键证据

那么，最新的模拟研究不仅揭示了“再次加热”这一阶段是连接宇宙暴胀与宇宙大爆炸的纽带，而且还能为我们带来哪些新的认识呢？

凯尼恩学院物理学副教授汤姆·吉布林，作为研究的合作者，指出：“在从寒冷的暴胀时期过渡到炽热的大爆炸时期的过程中，应当存在某些粒子宇宙大爆炸之前，它们能够在如此高的能量水平下得以存续，而这些粒子的存在应当为我们提供了关键性的证据。”

除此之外，在宇宙经历剧烈膨胀的那个阶段，极端的能量环境中，引力展现出的特性究竟如何？这个问题始终困扰着物理学家们，使他们夜不能寐。

爱因斯坦的广义相对论提出，引力对待所有物质均等，不受粒子能量影响。然而，科学家们指出，在量子力学的框架下，当能量达到极高时，物质对引力的响应将出现差异。

为了验证哪个观点更为准确，研究团队对粒子与引力之间的相互作用力度进行了调整，并将相关假设整合进了他们的模型。实验结果显示，随着引力强度的提升，"暴胀子"在传递能量并引发大爆炸过程中，生成热物质粒子的效率也随之显著提高。

现在，研究人员需要寻找证据来支持这一模型。

吉布林曾言：“我们借助模拟技术来预判宇宙的形态，而在这个宇宙再加热的时期，理应在宇宙的某个角落留下了痕迹。我们的任务，便是去探寻这个痕迹。”

寻找这个标记或许并非轻而易举。据研究人员指出，宇宙初期的短暂一瞥来自于宇宙微波背景辐射——这些在大约38万岁宇宙时代产生的电磁波辐射至今仍在宇宙中传播，它们的光辉正是我们现在所观察到的宇宙微波背景辐射。然而，吉布林提到，CMB仅保存了宇宙诞生之初的景象，他期待未来的引力波观测能够揭示最终的线索。