宇宙微波背景輻射中發現圓環結構

　　一般意義上，要問宇宙大爆炸之前發生了什么并不科學，因為根據大爆炸理論，時間本身便產生于大爆炸的那一瞬間，在此之前時間概念尚不存在。但據美國物理學家組織網11月23日報道，英國牛津大學物理學家羅杰·彭羅斯和亞美尼亞埃里溫物理研究院的瓦赫·古薩德揚在宇宙微波背景輻射中發現了一種圓環結構，讓人們能“透視”到大爆炸發生之前的宇宙。

　　宇宙微波背景輻射被認為是大爆炸的“余燼”，是宇宙年齡約30萬歲時遺留下來的，均勻地分布于整個宇宙空間。上世紀90年代初，科學家發現宇宙微波背景輻射的溫度具有各向異性，即在不同方向上溫度有著大約十萬分之一的微小差異，這為大爆炸理論提供了最有力的觀察證據。科學家認為，這種微小溫差衍生出了今天這個大尺度的宇宙結構。更重要的是，由于宇宙膨脹發生在大爆炸后1秒之內，溫度變化被認為是隨機的，這將導致宇宙輻射接近均勻的分布。

　　而彭羅斯和古薩德揚最近在宇宙微波背景輻射中發現了圓環結構，其中的溫度變化比期望值更低，這意味著宇宙微波背景輻射的各向異性并非完全隨機。他們認為，這些圓環是超大質量黑洞碰撞的結果，碰撞產生了巨大的、各向同性的能量爆發，遠遠超過了常規溫度變化的能量。但奇怪的是，通過計算，一些大的、近乎各向同性的圓環必定存在于大爆炸發生之前。

　　發現宇宙微波背景輻射中存在圓環結構并不是對大爆炸理論的否定，而是支持可能存在多次大爆炸。科學家解釋說，我們生活在一個循環的宇宙中，一個宇宙終結標志著一個“世代”結束，緊接著會引發另一場大爆炸，開始另一個“世代”，產生一個新的宇宙，這一過程無限重復。科學家認為，黑洞碰撞產生的圓環可能發生在我們這“世代”之前一個“世代”的晚期。

　　此前，彭羅斯就在研究循環宇宙模型。因為他注意到人們普遍接受的膨脹理論有一個缺陷：它不能解釋宇宙初始為何有這么低的熵值，而低熵狀態（或高度有序狀態）是形成復雜物質的必要條件。循環宇宙的觀點認為，一個宇宙擴張到極限，黑洞將會蒸發，其吞噬的所有信息都將消失，宇宙中的熵也被帶走。如此一來，一個新的低熵宇宙將開始。

　　由于這些圓環結構意義重大，科學家將進一步證實它們的存在，并檢驗哪個模型能最好地解釋它們。彭羅斯和古薩德揚已經在借助威爾金森微波各向異性探測器和1998年“飛鏢”球載望遠鏡（BOOMERanG98）兩個實驗的數據對圓環結構進行探測，并消除儀器誤差的可能性。但即使這些圓環確實起源于大爆炸之前的某個時期，循環宇宙模型也未必能提供最佳的解釋。主要質疑包括，為何兩個“世代”之間存在巨大的尺度轉換，以及為何這一模型要求所有的粒子在未來某一時刻都失去質量。