核心提示：星空学是一个诡秘而迷人的领域。它探讨的问题有很多，比如星空的形状是什么？星空中又包含了什么？ 星空又是怎么开始的？ 星空的演化，从左边的大爆炸到右边的现代星空。| 图片来源：NASA 回到...
星空学是一个诡秘而迷人的领域。它探讨的问题有很多，比如星空的形状是什么？星空中又包含了什么？ 星空又是怎么开始的？
星空的演化，从左边的大爆炸到右边的现代星空。| 图片来源：NASA
回到大约138亿年前，在大爆炸之后星空经历一次极其快速且短暂的暴胀时期，从而抹平了空间中的曲率，造就了我们所观测到的平坦的星空。自那之后，星空持续的膨胀、冷却和演化。在不同的地方，粒子会聚集逐渐形成星空岛和太阳。
这张近红外图中显示了银河系周围的星空岛分布：蓝色的是离我们最近的，红色的是离我们最远的。中线的明亮地带就是银河系。这张图的绘制来自于超过150万个星空岛的数据。| 图片来源：Thomas Jarrett / IPAC / Caltech
这样一幅简单的图景被称为暴胀理论，它与迄今为止的所有观测结果都相吻合，也受到大多数星空学家的青睐。但是，它背后所蕴含的一些含义却令部分星空学家不安：在时空的大部分区域，这种快速的膨胀永远不会停止，因此这就势必会产生多重星空。
普林斯顿大学的物理学家Paul Steinhardt是暴胀论的提出者之一，然而后来的他却转而成为了这一理论的批判者。近年来，他与其他一些科学家提出了周期性星空的概念，认为星空会周期性地膨胀和收缩，此时的星空正处于这种“创造”与“毁灭”的永恒循环中的最新一轮中。
通过与专门研究广义相对论计算模型的Frans Pretorius一起，Steinhardt与德国马克斯普朗克引力物理研究所的星空学家Anna Ijjas分析了一个正在坍缩的星空是怎么改变自身结构的。
在暴胀模型中，暴胀过程就像是在吹气球，它负责让膨胀的星空变得平滑和平坦。这就像是在气球上放有一只蚂蚁，在此过程中，蚂蚁会像是通过一个越来越强大的放大镜来观测一切，它所能看到的距离缩小了，全球变得越来越“平平无奇”（没有明显特征）。
而对于周期性星空模型，Steinhardt和合作者想象了一个在某种无处不在的能量场的驱动下，已经膨胀了约一万亿年的星空。当这个能量场最后变得稀疏时，星空开始慢慢收缩，然后在数十亿年的时间里，收缩将一切距离拉近，但并不会全部收缩到某一点上。收缩使得能量场重新“蓄能”，使星空变热，于是大反弹便再次随之而来，开始新一轮的循环。星空变得平滑，就发生在收缩期间，一个被称为哈勃半径（能够看到的最大距离）的度量在这一时期发生了翻天覆地的变化，它猛地收缩最后变成微小的距离，确保了平滑和平坦。
循环星空模型：星空没有开始也没有结束，周期性的收缩能让星空结构变得平滑。| 图片参考来源：Quanta Magazine
在计算机模拟中，Steinhardt和他的合作者用一系列“婴儿时期”的星空，对缓慢收缩模型进行了测试。一直以来，Steinhardt和Ijjas对暴胀理论的一个批评就在于，它只在一些特殊情况下起作用，比如它需要其能量场在形成时是“平平无奇”的。因此在新研究中，他们探索了各种不同情况下的能量场，比如扭曲的、不均匀的场，向错误方向移动的场，以及天然地就有一半在向相反方向运动的场……模拟表明，几乎在每一种情况下，收缩都会迅速产生一个和我们现在的星空一样“平平无奇”的星空。
一些星空学家认为，新的这项模拟非常全面，但目前这些新的计算技术才仅仅让这样的分析变为可能，因此，很有可能暴胀的所有情况仍处于未被绘制的阶段。接下来，研究人员将会把注意力放在反弹本身，这会是一个更加复杂的阶段。他们希望，通过将收缩和反弹阶段合在一起，将能识别出与反弹星空有关的特征。
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