图片来源：塞缪尔维拉斯科/塞缪尔维拉斯科的《量子杂志》
翻译：张
编辑杨桐新洲
目前，科学家通常把宇宙诞生的样子描述如下：大约140亿年前，宇宙中不知从哪里出现了大量的能量。宇宙在短时间内开始迅速膨胀，能量的爆炸使宇宙像气球一样膨胀。这种膨胀夷平了宇宙中任何大规模的弯曲，这也形成了我们今天所看到的：宇宙可能是一个扁平的几何结构。(尽管有理论认为宇宙可能是一个封闭的球体)物质混合得如此彻底，以至于宇宙似乎几乎没有明显的特征。在宇宙的任何地方，恒星和星系都是从物质的团块中出现的，它们也变成了宇宙画布上的不起眼的尘埃，应该是干净和完美的。
宇宙膨胀理论已经阐明了这一现象，它与迄今为止的所有观测一致，大多数宇宙学家都同意这一点。然而，有些人发现通货膨胀理论的一些推论令人困惑。大多数地区的时间和空间都在不断地迅速扩张。结果，膨胀将不可避免地导致多个宇宙，即无限数量的“口袋宇宙”。一些批评家认为通货膨胀理论可以用来预测任何事情，这意味着它最终不能预测任何事情。“通胀理论没有像预期的那样奏效。”保罗施泰因哈特说他是通货膨胀理论的创始人，但现在他成了这一理论最著名的批评家之一。
近年来，斯坦哈特等人开始提出一套关于宇宙形成的不同理论。他们重新获得了循环宇宙的概念：宇宙周期性地膨胀和收缩。他们希望摆脱大爆炸的束缚，重现我们今天看到的平坦光滑的宇宙。
最近，斯坦哈特与一些专门研究重力计算模型的研究人员合作，他们分析了一个坍塌的宇宙是如何改变其自身结构的。此外，研究最终发现，坍塌宇宙的收缩程度可以超过膨胀程度。不管宇宙在收缩前看起来多么奇怪和扭曲，宇宙的崩溃可以极大地抚平宇宙的大部分原始褶皱。
压缩视野
在过去的一年半时间里，斯坦哈特与德国马克斯普朗克研究所的宇宙学家安娜艾杰斯(Anna Ijjas)合作，提出了一个新颖的圆形宇宙，即“火宇宙”。这一理论认为，宇宙可以在不崩溃的情况下重生。
当人们试图想象宇宙的膨胀和收缩时，他们经常把宇宙描述成一个气球，并用一个“宇宙尺度因子”来描述宇宙的大小变化。此外，还有另一个测量尺度，——哈勃半径，这是我们能看到的最大距离，但它一直受到冷遇。在广义相对论方程中，两个标度因子将独立演化，你可以通过改变任何一个因子使宇宙变平。
你可以想象一只蚂蚁在气球上。膨胀就像吹气球，宇宙在膨胀阶段变得平稳。循环的宇宙在收缩时可以保持平稳。在这个阶段，气球会慢慢收缩，这个过程中的大多数事件主要发生在地平线的边缘。这就像蚂蚁通过一个越来越强大的放大镜观察一切，但是它能看到的距离正在缩小，所以它生活的世界将逐渐失去它的特征。
斯坦哈特和他的伙伴想象了一个可能已经膨胀了一万亿年的宇宙，这个过程将由一个无处不在(也是假设的)能量场驱动。(现在我们将把这个磁场活动归因于暗能量。)当能量场最终变得稀疏时，宇宙开始慢慢收缩。几十亿年后，一个不断缩小的比例因子拉近了一切(但不是一点)。此时，宇宙的剧烈变化来自哈勃半径，它将迅速变化，最终变得极其微小。宇宙的收缩使能量场重新充电，加热宇宙并蒸发其原子。随之而来的是向外的反弹和膨胀，宇宙再次循环并重生。
在这个反弹模型中，非常小的哈勃半径确保了宇宙能够保持平稳。膨胀将宇宙中许多最初的不规则膨胀成一个真实而巨大的多元宇宙，而缓慢的收缩挤压它们，最终使它们消失。剩下的将是一个没有起点、终点、大爆炸奇点和多元宇宙的宇宙。
我们宇宙的任何宇宙
现在，宇宙膨胀和宇宙反弹的理论面临着挑战，也就是说，它们需要证明无论宇宙是如何开始的，这两种理论中的能量场都能创造出现在的宇宙。
Ijjas和steinhardt经常批评膨胀理论只在特殊情况下有效，例如，它的能量场需要在没有显著特征和最小位移的情况下形成。理论物理学家已经彻底研究了这些情况，部分是因为它们是唯一能用黑板和数学解决的例子。根据Ijjas和steinhardt发表的两个印稿之前的描述，他们的研究小组在最近的计算机模拟中用温和收缩模型测试了一系列新生宇宙，这对于纸和笔的分析来说太大了。
通过引入普林斯顿大学专攻广义相对论计算模型的理论物理学家弗朗斯普雷托瑞斯(Frans Pretorius)的代码，合作团队探索了宇宙在不同能量场作用下的收缩，包括扭曲的隆起场、向错误方向运动的场，甚至是两个部分向相反方向剧烈运动。几乎在所有情况下，收缩过程将很快产生一个像我们这样的宇宙。“只要你让模型自然运行，宇宙在慢慢收缩后就会变得非常平坦光滑。”斯坦哈特说过。
牛津大学专攻广义相对论数值解的宇宙学家凯蒂克劳夫称这种新的模拟“非常全面”。然而，她也暗示，这种分析只能用最近的先进计算能力来实现，而通货膨胀理论的完整范围仍是未知的。她说：“这个理论已经完成了一半的工作，但它仍然需要更多的证据。”
尽管对Iyos和steinhardt的模型有不同的兴趣，但大多数宇宙学家仍然认为膨胀理论不会轻易被推翻。"温和收缩理论目前还不是一个可以与之匹敌的竞争者."纽约大学的宇宙学家格雷戈里加巴达泽说。
Ijjas和steinhardt将继续丰富回弹模型——，这是一个更复杂的研究对象，其中需要引入新的交互来再次推开一切。Ijjas提出了一个反弹理论，它可以通过一种新材料与时空的相互作用来改进广义相对论，她推测还有其他机制。她计划立即用电脑测试这个模型，以了解这种效应的更多细节。研究小组希望通过将收缩和膨胀阶段与反弹模型相结合，找到天文学家可以观察到的一些独特特征。
尽管合作团队还没有完善圆形宇宙的所有细节，斯坦哈特仍然非常乐观，他坚信圆形宇宙将很快成为多元宇宙的替代理论。他说：“我最担心的障碍已经克服了。”“今晚我再也不会失眠了。”
