時間有沒有起點？

大霹靂，真的是時間的開端嗎？
撰文╱維納齊亞諾（Gabriele Veneziano）
翻譯／林世昀

大霹靂，真的是時間的開端嗎？還是說，大霹靂之前，宇宙就已經存在了呢？僅僅在10年前，問這類問題，還幾乎是一種褻瀆。大部份宇宙學家堅稱，這種問題根本毫無意義；去思索大霹靂之前的時間，就和問「比北極更北的地方在哪裡？」是一樣的意思。不過，理論物理的發展，特別是弦論的興起，已經改變了他們的觀點。前霹靂宇宙（pre-bang universe）已然成為宇宙學的最新趨勢。

這股探討大霹靂之前的新思潮，其實只是幾千年來左右搖晃的理性鐘擺，最近一次的擺盪而已。幾乎在每個文化中，太初這個議題，都會以各種面貌讓哲學家與神學家忙個沒完。它所關懷的問題令人應接不暇，其中最有名的一個，就展現在高更1897年的名畫中：「我們從何處來？我們是什麼？我們往何處去？」這個作品描繪生老病死的循環：每個人的起源、身份與宿命；而這份對個人的關懷，直接連繫著宇宙的命運。我們能夠追溯自身的血統，穿越世世代代，回到我們的動物祖先，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，再到更早之前就飄浮在空間中的縹緲能量。我們的系譜樹是否可以往回無窮延伸？還是它的根會終止在某處？宇宙是不是和我們一樣，並非永恆的？

古希臘人曾就時間的起源有過激烈的爭論。亞里斯多德主張無不能生有，而站在時間「沒有開端」的陣營。如果宇宙不曾無中生有，那麼它過去必然是一直存在。基於這些道理，時間必定是朝向過去和未來兩頭無限延伸。基督教神學家則傾向於相反的觀點。奧古斯丁堅決主張，神存在於空間與時間之外，並且祂創造了時空和整個世界。當我們問道：「神在創造這個世界之前在做什麼？」奧古斯丁回答說：「時間本身就是神創造的一部份，所以根本就沒有之前可言！」

愛因斯坦的廣義相對論，把現代的宇宙學家帶往幾乎一模一樣的結論。這個理論認為，時間與空間是柔軟可塑的實體。在大尺度上，空間本質上是動態的，會隨時間而膨脹或收縮；它承載物質的方式，就像海浪承載浮木一樣。天文學家在1920年代，確定了我們的宇宙目前在膨脹：遙遠的星系彼正此互相遠離。由此推論，時間是無法往回無窮延伸的，而這正是物理學家霍金（Stephen Hawking）與彭若斯（Roger Penrose）在1960年代所證明的。因為當你把宇宙歷史往回倒帶，所有星系終會擠到一個無限小的點，稱做奇異點（singularity），這就和它們掉進黑洞的意思差不多。每個星系或其前身，被壓擠到大小為零的程度，而如密度、溫度與時空曲率等等的物理量，則變成了無限大。奇異點就是萬物的起點，超過那個界限，我們的宇宙系譜就無法再往前延伸了。

宇宙各處竟是同個樣子？

無可避免的奇異點，對宇宙學家造成了嚴重的問題。特別是當我們把宇宙在大尺度下所展現出高度的均勻性與各向同性，拿來和奇異點擺在一起，就更令人不安。由於宇宙在大尺度上到處都相同，因此在相距甚遠的區域間，必定以某種方式傳遞訊息，好協調彼此的性質。可是這和舊的宇宙學典範相牴觸。

為了明確起見，不妨試想從宇宙微波背景輻射釋放後，這137億年來所發生的事情：星系之間的距離成長了1000倍（由於宇宙膨脹的關係），而可觀測宇宙的半徑，卻成長了10萬倍之多（因為光速比宇宙膨脹速度更快）。我們今天看到的宇宙，有許多部份是我們在137億年前所看不到的。的確，在宇宙歷史上，現在那些來自最遙遠星系的光，還是第一次光臨本銀河。

儘管如此，本銀河和那些遙遠星系的性質，基本上居然是相同的。這就像是你出席一場聚會，只為了在10個你最好的朋友中，找出和你穿得一模一樣的人。如果只有兩個人有相同的穿著，那麼用巧合就可以解釋得過去。可是如果衣著相同的人數多達10人，這表示參加聚會的人，八成事先就約好了。而在宇宙學中，這個數字不是10個，是幾萬個─這是全天域微波背景中的區塊數目，它們彼此無關，但統計上卻完全等同。當然總有一種可能是，所有那些空間的區域在誕生時，便被賦予完全相同的性質；也就是說，均勻性只不過是個巧合罷了。不過物理學家已經想出兩種更自然的方式來擺脫僵局：讓早期宇宙比標準宇宙學中的宇宙小得多，要不然便老得多。任一條件（或是兩者一起）都能讓居間的聯繫成為可能。

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