如果宇宙始于大爆炸，那么大爆炸始于？( 二 ) 1970年

在普朗克时期，我们对空间和时间的常规理解被打破了，我们也不能继续依赖我们对因果关系的常规理解。尽管如此，所有候选的量子引力理论都描述了在普朗克时期发生的一些物理现象，也就是常规空间和时间的一些“量子前身” 。但那又是怎么来的呢？
不幸的是，到目前为止，在我们朝着万有理论的方向继续迈进之前，我们最好的物理学仍然无法给出任何明确的答案。
几乎从无到有的循环
为了真正回答“无中生有”的问题，我们需要解释普朗克时期开始时，整个宇宙的量子状态。所有试图做到这一点的尝试仍旧是高度推测性的。
彭罗斯提出了一个有趣但富有争议的模型，被称为共形循环宇宙学（CCC）。
彭罗斯的灵感来自一个有趣的数学联系，也就是宇宙的炽热、致密、微小的状态（比如大爆炸时的状态）和极寒、空旷、膨胀的状态（比如宇宙遥远未来的状态）两者之间的关联。
他解释这种对应关系的激进理论是，当这些状态达到极限时，它们在数学上是相同的。虽然这看上去很矛盾，但他认为，完全不存在物质的状态可能已经设法产生了我们在宇宙中所见的所有物质。

文章图片
图片来源：RogerPenrose
在这种观点中，大爆炸产生于（几乎的）“无” 。那是当一个宇宙中的所有物质都被吞噬进黑洞，而黑洞又蒸发成光子时剩下的东西。但无论多么空旷，它仍然是一个物理宇宙。
为什么同一个状态从一个角度看是一个寒冷空旷的宇宙，而从另一个角度看却成了一个炽热致密的宇宙？答案在一个复杂的数学过程中，叫作共形重标度（conformalrescaling），这是一种几何变换，它实际上改变了一个对象的大小，但使其形状保持不变。
彭罗斯展示了，寒冷空旷的状态和炽热致密的状态是如何通过这种重标度而被联系在一起的，从而使它们在时空的形状方面相匹配，尽管两者尺寸各异。诚然，当两个对象具有不同尺寸时，很难把握它们如何在这种层面上是相同的，但彭罗斯认为，在这种极端的物理环境中，尺寸已经不再是一个有意义的概念。
在CCC中，解释的方向是从古老寒冷的，到年轻炽热的，炽热致密的状态的存在是因为寒冷空旷的状态。但这里的“因为”并非我们所熟悉的因果，也就是原因在时间上位于其结果之前的那种因果。
在这些极端状态下，不仅是大小不再有意义，时间同样如此。寒冷空旷的状态和炽热致密的状态实际上位于不同的时间线上。从观察者的角度来看，寒冷空旷的状态在它自己的时间几何中将永远持续下去，但它所产生的炽热致密的状态实际上单独位于一个新的时间线上。
循环的开始
CCC对我们宇宙的大爆炸从何而来的问题提供了一些详细的、但是推测性的答案。但是，即使彭罗斯的设想最终被未来宇宙学的进展所证明，我们可能会认为，我们仍然不会回答一个更深层次的问题，也就是一个关于物理现实本身来自何处的问题，换句话说，整个循环系统是如何形成的？
对于循环是如何开始的这个更深层次的问题的物理解释，大致有三种广泛的选择：它可能根本就没有物理解释；或者，可能有无休止的重复循环，每个循环本身就是一个宇宙，每个宇宙的初始量子状态由之前宇宙的某些特征来解释；又或者，可能有一个单一的循环，和一个单一的重复宇宙，这个循环的开始由其自身终结的某些特征来解释。