宇宙可能不是从头开始的？诺贝尔奖得主直言：宇宙或许循环存在

恒星熄灭，黑洞也在极其漫长的岁月中逐渐蒸发。假如宇宙一路膨胀到只剩稀薄的辐射，这究竟算结束，还是下一轮宇宙的开始？罗杰·彭罗斯偏偏盯上了这个看起来最冷清的时刻。

他提出，一轮宇宙的遥远未来，或许能够接上下一轮宇宙的大爆炸。这个想法叫共形循环宇宙学。它把宇宙的历史延伸到大爆炸之前：眼下这段从炽热走向冷却的历程，只是一个宇宙世代；在它前面，还有上一段历程。

每个世代继续膨胀，直到通过一种特殊的几何联系，接向新的世代。彭罗斯的名字有分量。2020年，他因证明黑洞形成是广义相对论的稳健预言，获得诺贝尔物理学奖的一半奖金。

研究引力和时空多年，他把一个很朴素的问题推到了极远处：大爆炸描绘出的早期热密状态，能否还有更早的来历？人们习惯给任何事情找一个开头。

房子建成之前有图纸，恒星诞生之前有气体，追到宇宙这里，“之前”两个字本身也得重新琢磨。时钟能计时，靠的是某种有规律的变化；讨论早期宇宙，就要说明用什么过程来区分先后，用什么物理量来标记时间。

今天能够观测的宇宙，留下了相当清楚的热历史。宇宙微波背景辐射大约对应宇宙诞生38万年时发出的光。空间膨胀把它的波长不断拉长，如今对应的温度约为2.7开尔文。

天空中极细微的温度起伏，保存着早期宇宙的信息。越往前追，环境越极端。密度、温度和引力都远离日常经验，熟悉的理论也被推到各自的适用边界。

大爆炸之前是否还有物理过程，就在这个位置成为一个可以继续提出的问题。不同模型给出的答案，取决于怎样描述时间与时空的最早状态。

霍金与哈特尔提出的无边界设想，选择从量子宇宙状态入手。它用特殊的几何方式处理极早期宇宙，使开端能够平滑闭合。

常见的北极类比，帮助人们理解其中一点：走到北极，继续往北这个方向失去了原先的含义，地面本身仍然连续。把这一点用到宇宙，时间开端便可以具有一种不同于日常起点的几何性质。

寻找“再早一秒”，先要看模型里是否存在那样一秒。这个问题同“第一秒之前发生了一件什么事”，已经处在不同的层次上。另一条思路把视野推向永恒暴胀。

在某些模型中，暴胀会在部分区域结束，相关能量转为普通物质和辐射，形成一个热宇宙；别的区域仍在暴胀。如此一来，一个局部宇宙的热历史，可以嵌在更大的背景里。

局部的开头，也就可能拥有更早的背景过程。这个设想又带来新的追问：更大的背景本身从哪里来？博尔德、古思和维连金的研究，对满足平均膨胀条件的时空提出了向过去延伸的限制。

沿着相应轨迹往回追，单靠那套膨胀描述，会碰到需要其他物理解释的边界。关于开端的问题，又被推向更深一层。彭罗斯选择的路线很特别。他把目光从极早期转到了极遥远的未来，想找出两者之间的联系。

一个是极热、极密的早期宇宙，一个是膨胀到极冷、极空的未来宇宙，两头看起来相差悬殊，数学上却可能有某些共同的性质。关键在于“尺度”。在日常生活中，比较长短需要尺子，比较时间需要时钟。

物质的质量与相应物理过程，为这些比较提供了基础。在共形循环宇宙学设想的遥远未来，能够标定固定质量和尺度的东西逐渐失去作用，时空的描述会出现特殊变化。于是，彭罗斯尝试保留光传播相关的几何结构，重新处理长度的整体尺度。

共形变换正是这套思路中的数学工具。通过这样的处理，一个世代无限遥远的未来边界，可以同下一个世代被重新缩放的早期边界相接。这里的循环靠的是时空几何的衔接。

宇宙持续膨胀，世代之间通过共形处理建立联系；新的热历史从交界面之后展开。这样安排，极端稀薄的未来与极端炽热的开端，便被纳入同一条理论叙事中。

听上去像把终点绕回起点，真正的工作却在细节里。哪些粒子还存在，质量如何处理，能量怎样跨越交界面，都要用明确的物理和数学描述回答。每解决一项，模型便多一处可以继续计算和比较的地方。

2025年3月31日，彭罗斯与克日什托夫·迈斯纳在arXiv发布了题为《共形循环宇宙学的物理》的研究预印本，进一步讨论了世代交界处的物理过程。他们引入由引力波主导的阶段，并研究跨越交界面的质能守恒关系，试图把两个世代怎样相接讲得更具体。

这项工作把问题推进到了可计算的细节。上一世代的某些天体活动，如果能以特定方式影响下一世代，那么这种影响会分布在哪里、大小如何，理论就该给出相应预言。

接下来，观测者便有了可以寻找的目标。彭罗斯团队重点讨论的一个目标，是所谓“霍金点”。

按照他们的设想，上一世代大型黑洞最终蒸发释放的能量，可能在下一世代的微波背景温度图中留下局部印记。那张覆盖整片天空的温度图，于是也承担起寻找更早历史的任务。

寻找这种印记，需要把理论预期写清楚，再同天空本身的随机起伏、观测噪声和前景辐射作比较。一个斑点出现在哪里、多大范围内算一个目标，都影响统计结果。

理论提出具体预言，观测按明确规则检验，关于“上一世代”的讨论才有机会向前走。围绕霍金点，独立团队已经用模拟天空重新分析过信号，未取得统计上显著的证据。

后续研究仍在改进交界面计算与观测检验方法。把理论预测同随机温度斑点区分开，正是这条研究路线眼下要完成的工作。这与追问大爆炸之前发生什么，已经连成了一条线。

先说明时间和尺度如何定义，再写出一个更早世代怎样接过来，最后给出可能留下的观测痕迹。遥远的问题由此被拆成一项项具体研究，能够被别人继续计算、重复分析和检验。

彭罗斯提出的循环图景，最吸引人的地方也在这里：宇宙的热开端可以是一段更长历史中的接点。下一步有分量的进展，会来自交界面的物理计算，以及微波天空中按明确规则找到的信号。

那张看似安静的余晖图，或许还藏着关于更早宇宙的问题。