宇宙大爆炸之前发生了什么？

　　小编之前曾发过一篇文章《宇宙大爆炸之前存在什么？》，文章主要介绍了几种宇宙大爆炸的几种理论，有兴趣的可以看一看，下面是文中的图片，再贴一下。
　　在揭示宇宙演化模型的路上，科学家提出了很多理论，其中最广泛接收的理论是暴涨理论（上图），该理论预测，宇宙在最初的转瞬即逝的几分之一秒内以指数速度膨胀。但是该理论也因为其反直觉而备受质疑，目前科学家已经提出了许多替代方案，其中一种方案认为大爆炸之前的宇宙（即所谓的原始宇宙）逐渐收缩而不是膨胀，因此该方案认为大爆炸是大反弹的一部分。
　　但是，就像两小儿辩日一样，空口白牙，谁都说自己是对的，而且所有这些理论都能很好解释当前已经观测到的现象，所以要在这些理论中做出选择，尤其是在暴涨理论和非暴涨理论之间做出选择就必须解决这些理论可证伪性的问题（即一个理论是否可以通过检验来潜在地证明它是错误的）。但是，问题是，暴涨理论是一个很灵活的想法，无法通过实验加以证明，也就是说，不管人们用什么标准来衡量某种可观察到的属性，暴涨模型总可以加以解释。
　　噢，似乎陷入了僵局。
　　振荡的重粒子在原始宇宙中产生了时钟
　　但是，哈佛史密松森天体物理中心（HarvardSmithsonianCenterforAstrophysics，缩写为CfA）的陈新刚和哈佛大学物理系的勒布（Loeb）、钟志先宇等人领导的一个科学家小组，将他们所谓的原始标准时钟理念应用于非暴涨理论，并提出了一种可以用来在实验中证伪暴涨理论的方法。该想法最早提出于2016年，最新的进展发表在arxiv。orgabs1809。02603。
　　为了找到一些能将暴涨理论和其他理论区分开的特征，研究小组首先确定了各种理论的定义性质宇宙宇宙大小的演化。
　　原始宇宙中不同理论中原始标准时钟产生的信号模式。上：大反弹理论，下：暴涨理论。
　　例如，在暴涨理论中，宇宙的大小呈指数增长，而在其他一些理论中，宇宙的大小会收缩。打个比喻，假如其他理论比作走路，那么暴涨理论就像在坐加速的火箭一样。
　　到目前为止，人们提出的用来测量的属性通常很难区分不同的理论，因为它们与原始宇宙大小的演化没有直接关系，而该小组想找出哪些可观察到的属性可以直接与定义属性相关联。
　　他们最终找到的结果就是原始标准时钟，这个钟是原始宇宙中任何一种重基本粒子，重粒子是将量子力学和广义相对论统一起来的万物理论的预期产物。这样的粒子在任何理论中都应该存在，它们的位置应该以一定的频率振荡，就像钟摆的滴答声一样。
　　原始宇宙并非完全一致。在极小的尺度上存在着微小的密度不规则性，这些不规则性形成了今天宇宙中观测到的大规模结构的种子。这是物理学家了解大爆炸之前发生的事情所依赖的主要信息来源。标准时钟的滴答声产生的信号被印在这些不规则的结构中。不同的原始宇宙理论中的标准时钟预测不同的信号模式，因为宇宙的进化历史是不同的。
　　如果我们把迄今为止我们所知道的关于宇宙大爆炸之前发生的一切的所有信息都想象成一卷胶片，那么标准时钟就会告诉我们这些胶片应该如何播放。没有任何时钟信息，我们就不知道电影应该向前还是向后播放，快还是慢，就像我们不确定原始宇宙是膨胀还是收缩，以及膨胀的速度有多快一样，而这就是问题所在。当电影在大爆炸前拍摄时，标准的时钟会在每一帧上盖上时间戳，并告诉我们如何播放这部电影。
　　该研究小组计算了这些标准时钟信号在非暴涨理论中应该是什么样子，并建议在天体物理观测中应该如何寻找它们。如果发现一种表示宇宙收缩的信号模式，就会证明整个暴涨理论是错误的，钟志先宇表示。
　　宇宙微波背景（CMB）
　　这个想法的成功在于实验。这些信号很难探测到，陈新刚说，所以我们可能不得不在许多不同的地方进行搜索。宇宙微波背景辐射就是这样一个地方，而星系的分布又是另一个地方。我们已经开始寻找这些信号，已经有一些有趣的候选信号，但我们需要更多的数据。
　　未来的许多星系调查，如美国主导的LSST、欧洲的Euclid以及美国宇航局新近批准的SphereX项目，有望提供高质量的数据，用于实现这一目标。
　　文章来源：phys。org