「科技日报」宇宙大爆炸之前发生了什么？宇宙大爆炸之前发生了什么？

　　宇宙大爆炸之前发生了什么？

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　　宇宙大爆炸和演化的示意图，图中从左到右是时间前进的方向，与时间轴垂直的维度代表宇宙持续膨胀的空间。图片来源：NASA官网

　　今日视点

　　本报采访人员刘霞

　　宇宙从何而来？又如何变成如今这般“模样”？

　　目前科学家广泛认可的故事始于约138亿年前。那时，一个密度极大的点发生暴胀，然后宇宙大爆炸开始，宇宙不断膨胀并冷却，原子核、原子，直至我们今天看到的漫天繁星等开始形成。

　　尽管这个故事充满了各种戏剧性的巧合、激烈的冲突，但仍存在一个漏洞：这两个泾渭分明的时期是如何联系在一起的？几十年来，这一直是萦绕在科学家心头的一团迷雾。最近，一个国际研究团队对宇宙演化的这一关键过渡期进行了模拟，得出结论称，所谓的“再加热”过程可能是宇宙初期这两个阶段的“桥梁” ，但这一过程的确凿证据仍有待进一步寻觅。

　　宇宙的“两副面孔”：暴胀和大爆炸

　　提起宇宙的起源，最著名的应该是宇宙大爆炸理论了，这一模型理论上基于爱因斯坦的广义相对论，并得到当今科学实验观测最广泛最精确的支持。

　　该理论认为，我们的宇宙诞生于约138亿年前。从一个极小的致密“火球” ，不断膨胀并慢慢冷却，渐渐地，我们今天看到的原子、身边的鸟语花香以及漫天闪烁的恒星和星系得以形成。

　　不过，现在物理学界普遍认为，在大爆炸发生之前，还发生过宇宙暴胀。宇宙暴胀理论由日本的佐藤胜彦博士和美国的阿兰·哈维·古斯博士提出。该理论认为，宇宙诞生之初，在不到万亿分之一秒内，宇宙从几乎无限小的点暴增了1027倍。随后，宇宙发生了大爆炸，并逐渐演变成了今天的“模样” 。

　　四处乱撞的粒子将宇宙“再加热”

　　那么，宇宙如何能在如此短暂的时间内迅速“变脸”——从暴胀时期过渡到大爆炸时期？这两个时期之间有何关联呢？

　　据美国趣味科学网站报道，为解决这一宇宙的演化难题，来自美国凯尼恩学院、麻省理工学院（MIT）和荷兰莱顿大学的研究人员模拟了宇宙暴胀与宇宙大爆炸之间的关键过渡时期——“再加热”时期。

　　在他们的模型中，研究主要作者雷切尔·阮及同事模拟了被称为“暴胀子”（inflatons）的物质形式的行为。他们认为，假想的“暴胀子”本质上类似于希格斯玻色子，创造了推动宇宙暴胀的能量场。在适当的条件下， “暴胀子”的能量可以被有效地重新分配，从而产生使宇宙重新加热所需的各种粒子。

　　研究人员之一、麻省理工学院物理学教授戴维·凯泽表示：“宇宙暴胀后的再加热时期为大爆炸创造了条件，从某种意义上说，将‘大爆炸’置于宇宙大爆炸之中。在这个过渡时期，宇宙翻江倒海，一切都乱作一团，物质的表现形式非常复杂。 ”

　　雷切尔则解释说，在宇宙暴胀时期，所有物质四处散落，使宇宙成为一个寒冷而空旷的地方，缺乏点燃宇宙大爆炸所需的“粒子热汤” 。而在“再加热”时期，推动宇宙暴胀的能量发生衰变， “摇身一变”成为粒子。

　　雷切尔说：“这些粒子一旦诞生，就会四处乱撞且相互撞击，传递动量和能量，正是这种能量将冰冷的宇宙再次加热，为宇宙大爆炸奠定了基础。 ”

　　引力波中或潜伏关键证据