广义相对论认为,内部大部分空间充满物质和辐射的时空(比如我们身处的时空),并不一直处于静止中。它要么膨胀,要么收缩,取决于其中有多少能量。根据如今观察结果,宇宙前一天比后一天稠密,处在膨胀之中。
由于光(即辐射)的能量取决于其波长,如果宇宙过去更小,那么在过去也便更热,能量更高。
我们反推一下。想象从今开始追溯宇宙的过去,年代越久,宇宙便越小、越热。如果年代足够久,会有什么结果呢?
到那时,宇宙会变得又热又稠密,连原子本身也无法形成。在宇宙的早期,一切都是剧热的电离等离子体。
在更早的时候,原子和甚至还无法形成,单个的质子、中子炸得粉碎,形成一片自由粒子的海洋,除了氢意外没有其他元素。
再往前一点,物质和反物质成对自发产生,成为宇宙中所有已知的(甚至包括一切迄今为止尚未发现)的粒子的起源。(此处厘不清,建议审核老师看一下措辞是否需要修改)
最终,我们如果回到一个万物混沌(甚至可以说无限炽热、稠密)的时代,我们会到达一个奇点,一个所有时间、空间和能量都凝聚成一个点的地方。
这种认为万物起源于一个“宇宙蛋(cosmic egg)”、一个原始原子,或一个混沌的、炽热的、稠密的奇点的观点,就是我们今天所说的宇宙大爆炸理论。
这只不过是大爆炸的原始定义。自从这个观点提出以来,人类已经了解了很多关于宇宙的知识。特别是,我们已经知道,除了物质和辐射之外,宇宙还包含大量的、空间本身固有的能量,也叫暗能量,或宇宙常数,或空间能量(皆为同义词)。
宇宙现在的包含的能量相对较少,但早期包含了大量的能量。
可以说,在被物质和辐射主宰之前,宇宙被这种空间固有的能量主宰。该理论首次提出于20世纪70年代末、80年代初,并在90年代初首次通过观测得到证实。人们所说“宇宙膨胀”,就发生在此所指的,宇宙不是由物质或辐射主导,而是由空间本身固有能量主导的时代(即暴涨时代)。
以真空能量或膨胀为主导的宇宙,其演化方式与以物质或辐射为主导的宇宙不同。
或许,看起来这些宇宙只是在细节上有所不同,但他们都以一定的速率从某一起点开始膨胀。
不过真的如此吗?我们再看仔细一点,在开始的开始,先别局限于(0,0)点处。
虽然,一个由物质或辐射主宰的宇宙实际上来自一个奇点,来自一个时间和空间首次出现的时候,但对于一个暴涨的宇宙来说,没有这样的时刻。