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霍金使用歐幾里德的量子引力學描述宇宙的起源。在這個模型中,我們所熟悉並能感知到的真實時間(實時間),被一種如空間第四向的虛時間所取代,根據歐幾里德方法論可得,虛時宇宙史是如同地球表面一般的四維球面(但它比地球表面多了兩維)。即歐幾里德時空與地球表面一樣,是一個無盡閉合曲面。而宇宙的奇點,在這個模型中,就相當於地球的南極。因此,正猶如“地球的南極之南,是什麼也沒有”的道理一樣,宇宙的奇點之前,也是什麼也沒有。
共形循環宇宙學,是物理學家彭羅斯提出的。該理論認爲,宇宙並非只有一次大爆炸,而是在一個個從大爆炸到死亡的“永世”(aeon)中反覆循環。所謂“永世”(aeon),就是宇宙從大爆炸創生到下一次大爆炸之間的“生命週期”。大爆炸創生之後,宇宙不會永遠膨脹下去,當宇宙中所有黑洞都通過“霍金輻射”蒸發殆盡,屆時,宇宙中的全部質量均衰變爲了輻射(即所有的物質都轉變爲了能量),宇宙的狀態看起來就會和大爆炸之時的狀態幾乎一模一樣。而經過一種叫做“共形變換”的數學變換,可以把無窮大的宇宙未來和無窮小的大爆炸奇點連接起來。這樣宇宙就從一個“永世”到下一個“永世”,不斷循環下去。
彭羅斯相信,宇宙自始至終都在遵循熱力學第二定律——熵增定律。宇宙在奇點大爆炸之前,是熵值最低的時候。當大爆炸發生後,熵值就開始不斷增大。隨着熵值的增大,宇宙變得越來越不穩定。當宇宙的熵值達到極大值,趨向無窮時,天體開始逐漸毀滅,黑洞不斷壯大吞噬掉一切物質轉化爲能量。熵值伴隨着這個過程慢慢減小。到了最後,黑洞蒸發殆盡,整個宇宙變成一個純能量的空間,熵被徹底清零。接着,能量空間坍縮到奇點狀態,新的大爆炸再次發生,新的宇宙開始膨脹演化。
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量子創世理論(quantumcreation),是宇宙學家維連金提出的。該理論認爲,宇宙可以依據量子機制自動誕生。在量子理論中,存在着一個確定的原理,即成對的粒子可以自發地、短暫地從虛無的空間中出現(“量子漲落”現象)。維連金根據這種真空量子漲落現象,提出了一種量子機制,可以從一個沒有時間、沒有空間、也沒有物質的狀態產生一個膨脹的宇宙。(該機制的原理是,利用量子規則,在虛空中製造出有動量的微型氣泡空間,而動量會讓其膨脹至宇宙規模。)所以,維連金認爲奇點大爆炸之前是一片虛無,宇宙是從虛無中,由量子漲落產生出來的。)
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在希爾構建的宇宙運行理論中,希爾認爲,按照陰陽二元定律,既然宇宙萬事萬物都存在着陰陽二元,那麼,在宇宙中,應該存在着某種最原初的、最根本的、最基礎的陰陽二元元素。就像八卦圖是由“陰爻”與“陽爻”,這兩種最基本的符號通過一系列組合方式所構成一樣,宇宙也應該是由兩種最基礎的陰陽元素所組成。而這種最基礎的陰陽二元元素,希爾認爲,就是能量與物質。
能量與物質,一種是無形的“質”,一種是有形的“質”,它們共同構成了宇宙的一切“存在物”。它們兩者具有對立性,這種對立性體現在“無形”與“有形”的對立。同時,能量與物質又具有互根性。這種互根性體現在兩方面。一方面,能量與物質可以相互轉換。物理學家愛因斯坦在他的狹義相對論中提出了着名的質能方程式:E=m(c^2),以數學公式的方式,精確地闡釋了物質與能量的轉換關係。在現實中,物質轉換成能量的真實例子是,宇宙恆星的內部每時每刻都在以核聚變的方式,將其自身的物質轉換成劇烈的電磁輻射能量,釋放到外太空之中。而能量轉換成物質的真實例子是,科學家們在實驗室中,通過讓高能的γ射線近距離經過原子核,成功製造出了一對電子偶,將γ射線光子轉化成了一個正電子和一個負電子。第二方面,組成物質的微觀粒子具有波粒二象性,同樣的,作爲能量的代表,電磁波(包括光),也具有波粒二象性。兩者都會在某些情況下表現出“有形”的粒子性質,同時,又會在另一些情況下表現出“無形”的波動性質。因此,它們在本質上是具有相同特徵的。
接着,希爾又根據陰陽循環定律和物極必反定律推論出,正如八卦是一個如環無端,生生不息的循環系統,宇宙也是一個自洽自足,週而復始的循環系統。且宇宙的這種循環,是由其內部的能量與物質的盛衰交替所推動的。即宇宙的狀態,會隨着宇宙中能量與物質的增減變化而發生週期性的變化,當宇宙中的能量或物質達到極致時,受某些物理規律的作用,會向着其相反的方向(物質化或能量化)進行轉變,並開啓新一輪的發展趨勢,直至到達另一個極致。
隨後,基於這個推論,希爾又進一步推演出了宇宙的具體運行模式,那就是:在最開始的時候,宇宙處於能量的極致狀態。在這個狀態中,宇宙沒有任何物質,只有純粹的能量,而且是密度極大、強度極高的能量。它表現爲“大爆炸宇宙論”中所描述的奇點——一個密度無限大,壓力無限大,熱量無限大,溫度無限高,時空曲率無限大,體積無限小的“點”。然後,奇點發生“大爆炸”,極致的能量開始向物質化進行轉變。在接下來的從大爆炸發生後的普朗克時間到恆星時期(中間經歷了大一統時期、暴脹時期、夸克時期、粒子時期、核子時期、原子時期),宇宙會經歷一個漫長而持續的,將自身大量能量轉化爲大量物質的過程。到了恆星時期,宇宙達到了物質的極致狀態。在這個狀態中,宇宙充斥着大量的物質(恆星與星系),物質佔據了宇宙的主導地位,能量在宇宙中依然存在,但相較於物質的密度,要遠遠小得多。