时间有没有起点？

大霹雳，真的是时间的开端吗？
撰文╱维纳齐亚诺（Gabriele Veneziano）
翻译／林世昀

大霹雳，真的是时间的开端吗？还是说，大霹雳之前，宇宙就已经存在了呢？仅仅在10年前，问这类问题，还几乎是一种亵渎。大部份宇宙学家坚称，这种问题根本毫无意义；去思索大霹雳之前的时间，就和问「比北极更北的地方在哪里？」是一样的意思。不过，理论物理的发展，特别是弦论的兴起，已经改变了他们的观点。前霹雳宇宙（pre-bang universe）已然成为宇宙学的最新趋势。

这股探讨大霹雳之前的新思潮，其实只是几千年来左右摇晃的理性钟摆，最近一次的摆荡而已。几乎在每个文化中，太初这个议题，都会以各种面貌让哲学家与神学家忙个没完。它所关怀的问题令人应接不暇，其中最有名的一个，就展现在高更1897年的名画中：「我们从何处来？我们是什么？我们往何处去？」这个作品描绘生老病死的循环：每个人的起源、身份与宿命；而这份对个人的关怀，直接连系着宇宙的命运。我们能够追溯自身的血统，穿越世世代代，回到我们的动物祖先，溯及生命的早期形式以及初始生命，再回溯到原生宇宙中合成的元素，再到更早之前就飘浮在空间中的缥缈能量。我们的系谱树是否可以往回无穷延伸？还是它的根会终止在某处？宇宙是不是和我们一样，并非永恒的？

古希腊人曾就时间的起源有过激烈的争论。亚里斯多德主张无不能生有，而站在时间「没有开端」的阵营。如果宇宙不曾无中生有，那么它过去必然是一直存在。基于这些道理，时间必定是朝向过去和未来两头无限延伸。基督教神学家则倾向于相反的观点。奥古斯丁坚决主张，神存在于空间与时间之外，并且祂创造了时空和整个世界。当我们问道：「神在创造这个世界之前在做什么？」奥古斯丁回答说：「时间本身就是神创造的一部份，所以根本就没有之前可言！」

爱因斯坦的广义相对论，把现代的宇宙学家带往几乎一模一样的结论。这个理论认为，时间与空间是柔软可塑的实体。在大尺度上，空间本质上是动态的，会随时间而膨胀或收缩；它承载物质的方式，就像海浪承载浮木一样。天文学家在1920年代，确定了我们的宇宙目前在膨胀：遥远的星系彼正此互相远离。由此推论，时间是无法往回无穷延伸的，而这正是物理学家霍金（Stephen Hawking）与彭若斯（Roger Penrose）在1960年代所证明的。因为当你把宇宙历史往回倒带，所有星系终会挤到一个无限小的点，称做奇异点（singularity），这就和它们掉进黑洞的意思差不多。每个星系或其前身，被压挤到大小为零的程度，而如密度、温度与时空曲率等等的物理量，则变成了无限大。奇异点就是万物的起点，超过那个界限，我们的宇宙系谱就无法再往前延伸了。

宇宙各处竟是同个样子？

无可避免的奇异点，对宇宙学家造成了严重的问题。特别是当我们把宇宙在大尺度下所展现出高度的均匀性与各向同性，拿来和奇异点摆在一起，就更令人不安。由于宇宙在大尺度上到处都相同，因此在相距甚远的区域间，必定以某种方式传递讯息，好协调彼此的性质。可是这和旧的宇宙学典范相抵触。

为了明确起见，不妨试想从宇宙微波背景辐射释放后，这137亿年来所发生的事情：星系之间的距离成长了1000倍（由于宇宙膨胀的关系），而可观测宇宙的半径，却成长了10万倍之多（因为光速比宇宙膨胀速度更快）。我们今天看到的宇宙，有许多部份是我们在137亿年前所看不到的。的确，在宇宙历史上，现在那些来自最遥远星系的光，还是第一次光临本银河。

尽管如此，本银河和那些遥远星系的性质，基本上居然是相同的。这就像是你出席一场聚会，只为了在10个你最好的朋友中，找出和你穿得一模一样的人。如果只有两个人有相同的穿着，那么用巧合就可以解释得过去。可是如果衣着相同的人数多达10人，这表示参加聚会的人，八成事先就约好了。而在宇宙学中，这个数字不是10个，是几万个─这是全天域微波背景中的区块数目，它们彼此无关，但统计上却完全等同。当然总有一种可能是，所有那些空间的区域在诞生时，便被赋予完全相同的性质；也就是说，均匀性只不过是个巧合罢了。不过物理学家已经想出两种更自然的方式来摆脱僵局：让早期宇宙比标准宇宙学中的宇宙小得多，要不然便老得多。任一条件（或是两者一起）都能让居间的联系成为可能。

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