2026-11-06

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很多人仰望星空时，常常会思考一个古老而深邃的问题：宇宙的起源是什么？最终的归宿又会是哪里？如果将时间推向极为遥远的未来，届时恒星的燃料耗尽，黑洞也逐渐消亡，万物都将衰退至几乎无物，甚至“时间”本质上也将失去意义。在那个时刻，究竟会不会迎来下一个创世的契机呢？英国数学物理学家罗杰·彭罗斯对此给出了一个颇具启发性的假说，即宇宙可能经历了无数次的循环。他提出的“共形循环宇宙学”（CCC）理论，描绘了一种宇宙在无限循环中的状态，每一次宇宙的未来皆与下一次的大爆炸起点相互连接，即并不是简单的起源与终结，而是两个宇宙阶段之间的转换。

这一思考源于早期宇宙大爆炸理论的演变。1927年，比利时的天体物理学家勒梅特基于爱因斯坦的广义相对论提出了一个关键观点：宇宙正在膨胀，并由此推算出后来的哈勃常数；然而，爱因斯坦一开始并不认同这一发现。直到1929年，哈勃通过观测证实了该假说，1931年，勒梅特进一步提出了“原始原子”的概念，认为宇宙是由一个微小的点开始膨胀而来的。随后，普朗克卫星的研究确定了宇宙的年龄约为138亿年。尽管彭罗斯认可这一历史，但他更为关注的问题在于：大爆炸之前发生了什么，以及宇宙终究会如何结束。

以往提到循环宇宙，人们往往联想到“大挤压”理论，即宇宙在膨胀至极限后，由于重力作用而开始收缩，最终又回到初始状态再度爆炸。然而，至今仍无人能确切解释暗能量的来源、性质及其是否可持续。因此，宇宙的最终命运仍是一个悬而未决的谜团。近年来，暗能量受到了越来越多的关注。2025年3月19日，暗能量光谱仪（DESI）团队发布了一项新分析，基于对1500万个星系和类星体的数据研究，暗示暗能量可能会随时间而变化。但随之而来的警告也表明，这些结果在与标准ΛCDM模型结合分析时仍具一致性。

“循环”的概念并非新鲜事物。数学中有“庞加莱回归”现象，即同一副牌经过多次洗牌后，必然会出现之前的顺序。但在一个持续膨胀的宇宙中，这一理论并不适用。彭罗斯换了一种思维方式：若无法使宇宙回缩，那么不妨让“重置”发生在宇宙极其古老的时刻，在此阶段仅存的光子等“不经历时间”的粒子存在中。“共形”是来自数学和地图学的一个术语，形容的是几何形状在变形过程中维持角度和形状的特性。这可以想象成一张被揉成一团的方格纸，从外部看是一个极度致密的状态，但从上面看又是完好的方格，如何观察取决于观察者的视角。

彭罗斯的理论建立在光子不经历时间的特性上：光子的运行速度达到光速时，时间便会停滞。若一个宇宙早期的光子经过亿万年的旅程来到现在，它自身的经历却仅是一瞬。引力源于能量而非质量，聚集足够多的光子能够形成黑洞，而光子的经过则是没有时间限制的。黑洞的作用在此理论中至关重要，这与彭罗斯的诺奖研究也有直接关系。1965年，他首次提出奇点定理，并与霍金共同证明了满足广义相对论条件的奇点是不可避免的。2010年，他在其著作《时间的循环》中向公众详细阐述了这一循环宇宙的理念。

当宇宙中只剩下光子时，将不再存在任何能够“计时”的参照系，时间的意义也随之消失。实际上，时间是一个可变的量，受强引力或高速运动的影响而加速或减缓。当达到“时间尽头”的那一刻，所有光子凝聚成同一时刻、同一地点的状态，宇宙的能量再次回归一个极小的位置，新的大爆炸将从此开启。彭罗斯的团队还推测，一部分引力辐射会穿越两次宇宙的交界，并认为这些辐射可以在不依赖暗能量的情况下解释宇宙的加速膨胀。

理论的有效性最终在于可否检验。彭罗斯认为，前一轮宇宙的痕迹应该深藏在宇宙中。然而，批评者提出在没有任何事物经历时空的情况下，是否可以断言时空本身的存在。此外，并非所有粒子都会转化为光子或引力子。例如，质子衰变并无观测证据，电子作为轻子也找不到可衰变的对象。而光子和引力子的质量依然是一大未知，理论的确立需要更为严格的验证。

至今，CCC理论在宇宙学界的接受度仍有限，并缺乏公认的观测依据。值得注意的是，循环宇宙的概念并不局限于彭罗斯的提出，类似的思想还有圈量子宇宙学、鲍姆-弗兰普顿模型，以及斯坦哈特和图罗克在2001年提出的循环膜宇宙模型，亦或是同期提出的“火劫模型”，这些理论各自有支持者，但同样存在显著的不足之处。最终，或许仍要依靠138亿年前留下的微波背景辐射，以此作为裁决这些理论的依据，而中国在这一领域也正在积极开展观测研究。