宇宙是迴圈的？

連續兩年諾貝爾物理學獎頒給了天文學相關領域的研究者，上一次是宇宙學和行星天文學，而這回則是頒給了黑洞領域的相關研究者。其中，霍金的師兄羅傑·彭羅斯獲得了2020年的諾貝爾物理學獎，這次獲獎主要是表彰他從正面解釋了奇點存在的可能性，分享了一半的諾貝爾物理學獎的獎金。

這位新晉的諾貝爾物理學得主最近發表了一篇重量級論文《Apparent evidence for Hawking points in the CMB Sky》，翻譯過來就是《微波輻射中存在霍金點的明顯證據》。那這篇文章能說明什麼呢？

彭羅斯透過這篇文章得出了一個驚人的結論：宇宙是迴圈的。實際上，類似的觀點在彭羅斯出版的科普書《時間週期：宇宙的非凡新觀點》當中就有提到。如果這個結論如果成立，很可能會顛覆現有的宇宙學理論。那具體是咋回事呢？

宇宙的五個終局

這要從愛因斯坦1915年發表的廣義相對論說起，在廣義相對論當中有個著名的引力場方程。愛因斯坦發現這個方程預示著宇宙正在發生膨脹。

這和愛因斯坦的宇宙觀是不相符的，因為在愛因斯坦之前，人們普遍相信宇宙是永恆的，不會隨著時間的推移而發生大的變化，也就是說，宇宙是沒有開端，更不會有結局，它就應該是一直存在著的。於是，愛因斯坦在方程加入了宇宙常數，這個常數只要進行合理的取值，宇宙就可以不發生膨脹。

當時還有很多人提出反對的意見，他們認為愛因斯坦這樣做並不符合科學精神。不僅如此，在接下來的宇宙學發展過程中，愛因斯坦被啪啪打臉，哈勃透過觀測發現了宇宙真的在發生膨脹。據說得知這個訊息之後，愛因斯坦特別後悔，他認為這是它一生犯過最大的錯誤。

後來，宇宙學基於愛因斯坦的廣義相對論繼續往前發展。最終，標準宇宙模型被提出來，如今這個模型被稱為Λ-CDM模型。這裡的Λ指的是宇宙學常數，它和暗能量有關，CDM指的是暗物質。這個模型的前身是宇宙大爆炸模型，之所以如今更名，主要是因為未來宇宙的演化主要是暗物質和暗能量來主導，只不過這兩種物質都是我們觀測不到。但是它們佔據了宇宙物質總量的大頭，已知的物質只有不到5%。

暗能量提供的是促使宇宙膨脹的斥力，而暗物質和已知物質一樣都是引力。因此，未來宇宙的走向本質上是斥力與引力的博弈。由於科學家沒有辦法直接觀測到暗物質和暗能量，因此想要直接透過研究暗物質和暗能量來推導宇宙的終局很難。

後來，有一位科學家叫做愛德華·哈里森，他想到了利用空間曲率K和宇宙常數Λ相互結合來推導宇宙的終局。

科學家基於愛德華·哈里森的研究，進一步推導得到了宇宙終局的5種假說。這5種假說最終導向哪一種取決於宇宙密度Ω。總的來說，宇宙的死亡分兩大類，一類是熱死亡，一類是冷死亡。

所謂的熱死亡，說的是未來宇宙可能膨脹到一定程度後，會再收縮回去，這也就是大擠壓。

在這種情況下，科學家又推匯出了兩種可能性。有科學家認為收縮過程中由於能量巨大，很可能會觸發第二次大爆炸，這也就是大反彈。

於是，科學家就進一步提出，既然會發生大反彈，那可能宇宙就是在無窮無盡的“膨脹-收縮-大反彈”的迴圈中振盪。

所謂的冷死亡，是說未來宇宙會繼續膨脹下去，最終連原子結構都被撕裂開，這種解決也叫做大撕裂。

在冷死亡中，還有一種假說叫做熱寂說，這種假說認為宇宙未來會發生處處溫度都相等，不再有熱傳遞，也就沒有資訊的傳遞，宇宙陷入一片死寂。

所以，熱死亡對應三種宇宙終局，而冷死亡對應兩種宇宙終局，加起來一共是5種。

彭羅斯的“宇宙迴圈假說”

要了解彭羅斯的假說，我們就得先搞清楚什麼是霍金點？

彭羅斯從普朗克衛星的宇宙微波背景輻射途中，找到了大概30個點。彭羅斯認為這30個點是黑洞蒸發之後留下的痕跡。由於黑洞蒸發理論是由霍金提出來的，因此這也被稱為霍金點。

彭羅斯根據共形迴圈宇宙學模型提出：這些點都攜帶之前宇宙發生大擠壓，黑洞蒸發之後留下來的資訊。而且根據彭羅斯使用地共形迴圈宇宙學模型，彭羅斯認為宇宙不會僅僅大擠壓或者大撕裂，而應該是不斷地迴圈，在“膨脹-收縮-大反彈”的迴圈中振盪。

彭羅斯vs暴漲理論

客觀地說，彭羅斯的理論並沒有得到學術圈的廣泛認同。這是因為他的理論和如今主流的暴漲理論是相互矛盾。在上世紀80年代，物學家阿蘭·古斯提出了著名的暴漲理論，這個理論可以解決標準宇宙模型中宇宙微波背景輻射分佈均勻、宇宙平坦和磁單極子等問題。這個理論一經提出就被廣泛接受，成為了主流的科學理論。

不過，彭羅斯並不認同暴漲理論，他認為阿蘭·古斯的理論就好比是“缺啥補啥”的填空式的理論。但是彭羅斯自己也沒有辦法拿出證偽暴漲理論。相反，彭羅斯的理論倒是聽起來很離經叛道，如果他的理論能成立，那將會顛覆標準宇宙模型。好在，如今還沒有任何強有力的證據可以證明彭羅斯是對的。