如果宇宙是由大爆炸形成的,那么在这之前是一个什么状态呢?为什么会有这样一个存在呢?

呵呵,其实这个问题很多人都问过.如果你对当代的物理学和宇宙学了解的不太深入的话就可能会问这样的问题.怎么说呢,其实,宇宙起始于一个极小的点是有科学依据的.因为人类最伟大的天文学家之一：哈勃,用他的天文望远镜在观测银河系之外的天体时发现了一个秘密,这个秘密就是银河系并不是宇宙的全部,也就是说,我们的宇宙并不是只有银河系这一个星系,而是有数不清多的星系,天文学家估算大概有几千亿个星系充斥在我们的宇宙之中,这些星系有的很大,比我们的银河系还要大很多,有的则很小.而且哈勃不仅发现了我们的宇宙中有很多的星系,而且这些星系还在不停的远离我们而去,可以说,虽然宇宙中有几千亿个星系,但是所有的星系都几乎无一例外的远离我们而去,当然这并不表示我们处在宇宙的中心,为什么这么说呢.因为如果你把整个宇宙空间理解成一个平坦的三维空间的话（这里的空间概念和广义相对论有关,楼主可以查看这方面的书籍）那么,你就会错误的认为既然所有的星系都在远离我们而去,那么我们必然是宇宙的中心,但是,实际上,根据广义相对论,我们的宇宙空间不是平坦的,相反,它是扭曲的.爱因斯坦曾说过,如果允许一束光从地球出发并一直向前传播,那么最终,这束光会回到它的出发点,也就是地球,实际上,不止是地球,你在宇宙的任意一点打出一束光,它最终都会回到它的出发点.当然实际上,人类无法做这样的实验,因为宇宙太大了,光从他的起始点出发再回到起始点所需要的时间恐怕要上千亿年,这时间太长了,所以人类无法做这样的实验,但是这却是广义相对论的一个预言.宇宙空间是扭曲的三维空间,这可能很难在头脑中想象.我相信科学家也是很难想象的.但是他们却提出了一个简化了的模型,这个模型可以类比我们的扭曲的三维空间.这个模型是一个球面（请注意,我说的是球面,而不是球体.区别在于球面指的附着于球体表面的那个扭曲的二维空间,而球体指的是包括球体表面和球体内部的平坦的三维空间）,这个球面是扭曲的,这就类比于我们扭曲的三维宇宙空间,不同点在于球面是二维的,因为它没有高,只有长和宽.在这个球面上,漂浮着很多的星系,他们在大尺度上均匀的分布在球面的各个点上,由于球面是二维的,所以我们在这里也把星系想象成是二维的.宇宙学告诉我们宇宙是膨胀的,所以,我们想象着这个漂浮着很多二维星系的球面在不断的膨胀,也就是不断变大,就像是一个不断变大的气球.而在这些星系中,其中一个小点是我们的银河系,现在请你想象你自己也处于这个小点上,你在这个点上向四周观察,你会发现,所有的点,也就是所有的星系都在远离你而去,而你并不处于这个不断膨胀的气球的中心,因为在这个模型里,球面并没有一个所谓的中心,这就像你站在地球上,你无法确定地球表面的哪一个点是中心点,他是球面,没有中心.所以拿这个模型来类比我们的宇宙你就能理解为什么虽然所有的星系都在远离我们,但是我们并不是出于宇宙的中心,实际上,按照那个模型的理解,无论你处于哪个星系,你都会发现所有的星系都在远离你而去.那么,哈勃是如何知道所有的星系都在远离我们呢?这就涉及到一个光学知识,光学告诉我们,光是一种波,也是一种粒子.爱因斯坦说光具有波粒二象性,即光既是波也是粒子.当然这就涉及到很深的量子力学了.量子力学所描述的世界是微观世界,也就是小于等于10的负9次方米大小的世界.在如此微小的世界里,一切我们在宏观世界所获得的常识都将打破.我们先不谈这个.刚说到光可以是一种波,你可以把它想象成水波或声波,虽然实际上这种波不能和宏观世界上我们所看到的任何一种波做类比,但是为了简化,我们暂时可以这么想象.光作为一种波,它就有波的一些特性,就拿声波做比喻.我们都有过这样的体验,那就是当一辆飞奔的汽车按着喇叭向你驶来的时候,你会发现汽车的喇叭声越来越高亢,也就是声调越来越高,当这辆汽车远离你而去的时候,你有会发现喇叭声越来越低沉.这就是声波的多普勒效应.在这里就不过多解释这个效应了.声波具有多普勒效应,光波同样具备这种效应,只不过这两种波所表现的现象不一样,声波是以高亢和低沉来表现多普勒效应,光波则以变蓝和变红来体现多普勒效应,具体说来,就是当一个发光体向你靠近的时候,它的光谱向蓝端移动,也就是所谓的蓝移现象,人看到的表象就是这个物体看上去越来越蓝（如果太蓝的话,人就看不到了,因为越蓝的光,其频率越高,过高的频率的光人眼接收不到）,当一个发光体远离你而去的时候,它的光谱会向红端移动,也就是所谓的红移现象,人所看到的表象就是这个物体看上去越来越红了（如果太红,人也同样看不到,太红的光频率太低,人眼接受不到）哈勃发现所有的银河系之外的星系所发出的光都是向红端移动,所以他断定宇宙在膨胀.既然宇宙现在已经膨胀到了目前这么大的规模,那么这就表示宇宙曾经很小,按照宇宙学家的推算,宇宙曾经只是一个点,这个点比一颗原子还小,这个无限小的点温度极高,密度极大,我们今天所看到的和所不能看到的,还有那些只有靠仪器才能探测到它们的存在的,甚至连仪器也不能探测到的,一切的一切,所有的所有,历史上存在的,现在却不存在的,所有的物质都集中在那个无限小的点上.然后突然地,这个点爆炸了,于是我们的宇宙诞生了.当然,宇宙初始的状态并不是像现在这样,宇宙是经过135亿年的演化才变成了现在这个样子,初始的宇宙温度极高,密度也很大,即使是宇宙大爆炸几万年后,温度依然和高,那时的宇宙还没有形成行星和恒星,星系这样的大尺度的宇宙结构就更没形成了,而且在宇宙爆炸之后的几秒内,那时的宇宙没有物质,只有能量,这些能量是以辐射的形式存在的,后来随着宇宙的不断膨胀和变冷,第一批原子才形成,这第一批原子是氢原子,后来形成的原子越来越重,也越来越复杂,元素周期表最后面的几个最重的元素是最后才形成的.当然要具体说宇宙的演化史,那就太费时间了.至于你说的在宇宙爆炸之前是什么状态,这个问题是没有意义的,因为时间也是宇宙爆炸之后的产物,也就是说,在宇宙爆炸之前没有时间这个东西,所以你所说的“之前”也就没有任何意义了.至于你所问的“为什么会有这样一个存在呢” 我想你的意思是说 为什么宇宙会从一个点开始然后再演化成现在的样子.对于这个问题,科学家还没有一个普遍的共识.现在人们能做的就是根据已有的理论推测会猜想为什么会这样.根据现在很著名的M理论（一种被认为是也许能解释一切物理现象的万能理论） 我们的宇宙之所以会突然爆炸也许只是一种巧合,也就是说我们的宇宙可以不存在,而它现在之所以存在完全是一种巧合,因为M理论认为,在我们的宇宙诞生之前（这里的之前也许要打引号）,就已经存在很多平行的宇宙,这个平行宇宙的概念似乎很难理解,科学家解释说,互相平行的宇宙彼此可以同时处于同一个位置上,按照我们常人的理解就是互相平行的两个宇宙在空间上是重叠的,但是实际上他们并不重叠,他们唯一重叠的只有引力,按照这种说法的理解,你现在所处的空间也许并不只有你一个存在,可能另一个与我们这个宇宙平行的宇宙也有一个什么东西,也处于你这个位置上,你感觉不到他,也看不见他,是因为他不在我们的空间里,可能他隐藏在另一个维度,M理论不仅允许多个宇宙同时存在,而且还允许不同的宇宙有不同的维度数量,比如说我们的宇宙在宏观上只有三个维度（长,宽,高）,当然,量子力学认为我们的宇宙在微观上不是三维,而是更多的维度,我们之所以看不到,也感受不到是因为我们的身体在尺度上不是微观的,而是宏观的,如果我们能变小,变得和原子核一样的小,也许我们就能感受得到了.（这是我个人的猜想,无任何依据,呵呵） 科学家的解释是,那些更高纬度的空间卷曲在很小很小的尺度上,所以我们感觉不到,我可以给你一个形象化的比喻,比如一个海绵,当我们离一块海绵较远的时候观察它的表面,也就是在宏观上观察一块海绵的表面的时候,我们只能观察到它表面的长和宽,至于它的表面是什么物理状况我们看不到,但是当我们把这块海绵拿到眼前的时候,我们不仅会发现它的表面有长和宽,而且它的表面还有很多洞,这些洞显然是三维的,而相比较而言,它的表面却只是二维的.也就是,三维的空间蜷缩在二维的表面里,这就有点像更高维度的空间蜷缩在三维的空间里.这也许就是为什么微观世界可能有更多维度的秘密.那么,M理论是如何解释我们的宇宙是如何诞生的呢,它说两个平行的宇宙可能会偶然的互相碰撞,这就像两个有弹性的膜（这里之所以强调弹性是因为弹性表示宇宙空间可以变形或者说扭曲,而不是刚性的,不可变的）,它们偶然的在某一点撞到了一起,于是这两个平行宇宙互相碰撞的那个点就是诞生我们这个宇宙的那个密度无限大,体积无限小,温度无限高的那个点,科学教称之为“奇点”.这是M理论的解释.还有一种更好理解的解释,这种解释认为我们的宇宙诞生于黑洞.粗略地说就是黑洞可以把吸入自己体内的物质从另一端喷出,而那另一端就是白洞（白洞是人们想象的东西,它的存在未被证实,但黑洞的存在已被证实,并且每一个大型星系的中心都存在着一个超大质量黑洞,我们的太阳带领着我们的太阳系正在围绕着银河系中心的那个超大质量黑洞旋转着）,白洞的中心有一个奇点,这个奇点也许就是诞生我们这个宇宙的那个奇点.按照这个解释的理解,我们的宇宙中有多少黑洞,就会有多少个与我们这个宇宙相连的平行宇宙.前面所说的这两个解释也许还比较好理解,我要说的第三种解释将较难理解,但是这一解释却越来越受到科学家的重视.在阐述第三种解释之前,我得提一下有关量子力学的一点知识,量子力学发展到现在已经在很大程度上改变了我们对这个世界的看法.其中量子力学的一个假说告诉我们,我们日常生活所看到的东西,以及宇宙中一切的物质可能都是“空”的.这里的“空”怎么理解呢?我可以用一个当下特别流行的词来解释,那就是 “浮云” 什么叫浮云?就是没有实质的,虽能看得见 却感受不到,没有内容,也许有一个词可以更好的形容它,那就是：如梦如幻.就像过眼烟云一样.我之所以说这些就是想让你感受一下什么叫“空”.具体说来,量子力学认为 构成物质的基本单位不是粒子,或者可以这么说：粒子不是基本单位,因为还有另一个东西构成了粒子.科学家给它起了一个很形象的名字：弦. 你可以把它想象成琴弦.但是物理学家所说的“弦”可比琴弦复杂得多.这里的弦没有粗细,可能有长短,有弹性但是不是我们通常理解的弹性.那么,粒子是如何由弦变现出来的呢?科学家说,同一根弦可以有不同的震荡频率,不同的震荡频率产生不同的粒子.所以,在这里,你不能把粒子想象成是具有弹性的刚性小球,实际上,按照这种说法,你无法具体的想象粒子到底是什么样子的,你更无法想象那些看不见的弦是如何变现出粒子的.当然,值得一提的是,粒子的确不是具有弹性的小球,第一,它虽然在某些时候可以表现出具有弹性,比如说拿伽马射线束撞击钢板,伽马射线中的粒子有的会穿过钢板,少数粒子会以不同角度折射,这时,粒子表现出具有弹性,但是这个弹性是由电磁力产生的,而不是因为粒子产生的形变,所以有弹性,粒子不可能发生形变.第二,粒子有时会表现出具有大小和形状,比如让电子一个一个地穿过一条缝隙,然后打在一块荧光屏上,你会发现荧光屏上会出现一个一个的小点,但是如果让电子一个一个地穿过两个相互平行的缝隙,然后再打在对面的荧光屏上,则过了一段时间以后,你会发现屏幕上出现了只有两列波互相干涉才会出现的一明一暗互相间隔的干涉条纹,这时,电子表现出了波的特性,而不是粒子的特性.为什么会这样,其原因相当复杂,在这里不再赘述.说了这么多,就是想告诉你,微观世界有多么抽象,而弦只由于它震荡的频率不一样就会变现出不同的粒子,这就有点像琴弦的不同的震荡频率会演奏出不同的音乐.而我们都知道,琴弦只有震荡的时候才会产生音乐,不震荡就没有音乐,而且如果震荡的频率太低我们会听不到,太高我们也听不到.物理学家所说的构成万物的“弦”也是如此,它在震荡的某一特殊状态下就不能变现出粒子,而在有的状态下又可以变现出粒子.这种感觉就像是在变魔术,更像是物质似乎就像是“浮云”,它可以消失,可以出现,可以无中生有.实际情况也的确如此,我们的宇宙就是无中生有,真空中可以在极短的时间内突然无中生有地产生出巨大的能量,然后在极端的时间内又消失的无影无踪,所以在较长的时间里和较大的尺度上,真空总体是空的,但实际上不是空的.所以,你会发现物质就像幽灵一样,十分的虚空.随着量子力学的不断发展,人们越来越认识到,构成物质的不是什么别的,只是信息,想法,数据,概念这些不是物质的物质,或者说很虚无缥缈的东西构成的.而科学家所说的弦就是信息,就是想法,就是概念.是不是很玄?很高深?由于人类渐渐认识到这些几乎可以说是终极的真相,所以,人类对自己所身处的这个世界的真实性产生了深深的怀疑.人们不禁要问：什么是存在?什么叫不存在?这两个概念的区别在量子力学里被淡化了.相对的,什么是真实?什么是虚拟?这两个概念的区别也被量子力学淡化了.量子力学所揭示出来的物质可以生,可以灭,而且生灭几乎是同时的,也就是说,说它生了,它就灭了.这一现象似乎告诉了我们：我们似乎正在看一部电影,电影中的角色就是日常生活中我们所看到的万物,这万物包括人,也包括我们自己.为什么可以做这样的比喻呢?电影是什么?电影是由胶片组成的,胶片上的图画是固定的,但是当把这些静止的图画快速在你眼前移动的时候,你看到的就不再是死气沉沉的图片,而是生机勃勃的运动着的图像.相对的,物质是什么?物质是由“弦”组成的,弦在快速的生生灭灭的时候,你看到的就不再是死气沉沉的弦,而是生机勃勃的运动着的世界.你知道,电影是假的,里面的图片只是死的图片,不是真实的.那么,人们为什么不知道物质也是假的呢?因为物质的生灭实在是太快了,它快速的生灭让你以为物质的存在是连续的,它的影像是连续的,但实际上并不是连续的.所以,现在你还能很确定的说：我们的世界是真实的,存在的 世界吗?你可能会问：不管你说的有多么的玄乎,但是我却可以告诉你,我每天都可以看到这五彩斑斓的世界,听到美妙或难听的歌声,闻到好闻或难闻的气味,摸到坚硬或柔软的物体,你能说这些都是假的吗?都是虚的吗?其实,人类自古以来就一直在思考这样的问题：真实的含义.也许你听过庄周梦蝶的故事：一天晚上老庄梦到自己是一只蝴蝶,在花丛中自由地飞舞,醒来后,他问了自己这样一个问题：我是一个梦到蝴蝶的庄周还是一只梦到庄周的蝴蝶?这个典故给我们的启发就是,我们人类,包括一切生物在认识这个世界的时候,具有相当大的局限性.这局限来自何处?来自我们的感官.我们用眼观察这个世界,用鼻子闻这个世界,用耳朵听这个世界,用手摸这个世界.然而这些感官是客观的吗?我们的眼睛只是把外部的刺激变成电讯号,这个电信号刺激大脑,然后翻译成图像.这种翻译是否客观呢?也就是说,我们翻译出来的图像和这个物体的本来面目是一致的吗?那么如果不一样,我们怎样才能知道它的本来面目呢?如果我这么说你还是不明白的话,我可以再那声音举例.我们都知道声音是由于物体振动进而带动空气振动从而产生了声音,我们不禁觉得奇怪,怎么一个物体的振动,它是物体的一种运动现象,怎么传到我们的耳朵里后就成了声音了呢?为什么经过大脑的翻译以后,把振动翻译成了声音了呢?可见,大脑的翻译并没有把这个世界的客观属性告诉我们,它只是把这个世界翻译成了我们能理解的样子,至于它本来的样子我们不知道.在现代社会,随着科学技术的发展,尤其是随着虚拟技术的发展,人类也越来越觉得：一个世界是可以被虚拟出来的.现在,人类就能模拟视觉,听觉,触觉,痛觉,等等.把你关在一个小房子里,用仪器模拟你的视觉,听觉,嗅觉,触觉.用这些模拟的感觉来虚拟一个世界,让你真的以为自己就处在这个虚拟的世界中.那么,我请问你,如果,某一天,我在你不知情的情况下,把你放在一个暗室中,让计算机模拟你的所有感官,也就是说你的所有感觉都是虚拟的,你可以看到一个虚拟的苹果,你甚至可以吃掉这个虚拟的苹果,当你在吃它的时候,计算机还帮你虚拟了你的味觉,让你感觉你吃到了它,并且它的味道还挺甜,你也可以走在虚拟的大街上,街上商铺林立,但是你不知道那些都是假的,因为我虚拟了你的触觉,让你感觉你结结实实地走在一条马路上,计算机也虚拟了你的视觉,让你以为你看到了林立的商铺,偶尔的,从某个商铺里还传来了好闻的咖啡味儿,同样地你也不知道那是假的,因为这些电脑都能虚拟出来,这时,从某个虚拟的GUCCI店中走来一个美女,你想和他搭讪,你们或许还聊得很投机.你感觉自己真的是身临其境,周遭的一切都是那么的真实.而作为局外人的我看到的只是你躺在一堆横七竖八的电线中 对着天花板手舞足蹈.现在你是不是感觉自己真的好像处在游戏中呢? 科学家之所以对所谓的真实的世界感到怀疑,是因为,人类唯一用来确定这个世界是真实还是虚假的方法就是我们的感官,但是感官却是可以被虚拟出来的.所以,就像我刚才所举得例子一样,一旦这些虚拟的感官被模拟的太真实,人们便无法分辨出何所谓真实,何所谓虚假了.那么,我想问的是,我们又如何断定我们现在所处的这个世界是虚拟的呢,还是真实的呢?万一我们所看到的,我们所听到的,所闻到的,所触摸到的都是虚拟出来的,包括我们遇到的那些人都是虚拟出来的.那么,我们又何以评价我们这个世界是真实的还是虚拟的呢?从刚才我所说的量子力学所揭示出来的物质的虚无性似乎就已经给了我们一些启示了：虚无的,如浮云一般的物质却能带给我们真实的感觉.而且,量子论所揭示出来的构成物质的基本单位是弦 这似乎也告诉了我们：我们的世界可能是一种程序.为什么这么说?我们都知道,不管计算机的程序有多么复杂,构成它的基本单位只有两个数字：0和1.编程员只是把这两个数字按不同的顺序进行摆列就能编写出各种各样的程序,不管这个程序有多简单或多复杂.我们发现,我们这个世界也具有类似的特性.不管是大至恒星,还是小至一粒沙子,居然都是由最基本的弦构成的,弦生就是1,弦灭就是0,虽然很单调,却构成了我们这个大千世界.