宇宙在膨胀，这个事实人们已经知道近100年了。首先是爱德文·哈勃观测到并公开了这一结果。后来爱因斯坦从理论上解释了该结果：除非宇宙完全没有任何物质和辐射（我们的宇宙当然不是这样的，否则现在就不会有人读到这些文字了），否则广义相对论认为宇宙一定要么膨胀，要么收缩。
方程还明确无误地告诉我们另一个事实：宇宙并没有永远膨胀。过去一定有一个时间点是一切的起点。目前，我们最精确的测量将这个时刻放在了大约138亿年前，当时整个宇宙被压缩到了一个密度之大和热量之高都不可思议的极小点。
138亿年前：大爆炸
现在可能会有人问：139亿年前发生了什么？只可惜我们甚至不知道这个问题是否有意义。
如果你只看广义相对论的方程，那么这个问题真的无法回答。越是接近这个点，也就是所谓的大爆炸，所有的物理量，如温度、密度、时空曲率，就越趋近于无穷大。比这个点更早的时候没有时间，也没有宇宙。问大爆炸之前是什么，就像问“北极以北是什么”。北极以北什么都没有，因为根据定义，它就是地球上最北的一点（当然你可以问“北极之上是什么”，但这根本不是同一个问题）。如果宇宙的形状完全由广义相对论来描述，那么就不存在“大爆炸之前”，原因也是如此。
别搞错了，尽管这听起来很奇怪，但我们可能不得不接受这一点。人类的大脑经过几百万年的进化，喜欢按照一定的分类来思考这个世界，因此这可能是一个特别难以接受的事情。我们只是习惯于用因果关系来思考，以至于想到时间上有个最初的起点就无法忍受。但如果这种情况在物理学上解释得通，并且与我们对宇宙的所有观察结果都一致，那么就算无法很好地理解它是我们的本性使然，可能我们也不得不全盘接受。我们只是毛茸茸的哺乳动物的后裔，生活在微不足道的星系外围的一颗小小星球上，为什么大自然要如此善待我们，让我们轻松地想象出这一切呢？
广义相对论并非故事的全部
不过，现在我们有若干理由相信，广义相对论并没有告诉我们故事的全部。其中一个理由是，这些方程没有考虑到量子效应。将量子理论和广义相对论统一，才能对138亿年前发生的事情进行更真实的描述。物理学家之所以这么认为，是因为量子理论倾向于对奇点避而不谈，而奇点在经典物理学中可以说无所不在。
我们可以打个比方，以一个质子和一个电子的经典描述为例。它们是两个点粒子，一个带正电荷，一个带负电荷。用经典电磁学可以很容易地计算出它们之间的力。二者越近，它们之间的力就越强。现在想一想，如果这两个粒子是相邻的，会发生什么呢？当然，电子会开始落向质子。现在重点来了：几秒钟后，当电子撞上质子时，两者之间的力就会变得无穷大！当这种情况发生时，描述电子和质子运动的经典方程就会崩溃，无法用来计算这之后的情况。它们不能处理无穷大的数！
当然，现实生活中并不是这样的，因为电子和质子不是理想的点粒子。当两者相距很远的时候，它们非常近似“点粒子”；但当两者非常接近时，它们的量子属性就变得很重要。然而，量子力学告诉我们，由于海森堡不确定性原理，电子与质子之间有一个最小的距离。对了，保持这个距离的一个质子和一个电子，其实就是氢原子！
量子引力来救场？
广义相对论中，大爆炸时物理量变得无穷大；在我们用质子和电子打的比方中，物理量也变得无穷大。许多物理学家认为二者的情况是一样的。实际并非如此，把量子理论考虑进来你会了解得更为全面。
我们有更充分的理由相信，大爆炸时并没有真正的奇点：在一些量子引力模型中，距离符合海森堡不确定性关系，也就是说其中存在一个最小的、非零的长度（差不多等于普朗克长度，即约10-35米）。但如果世上存在最小长度，那也应该存在最小体积。又因为“密度”等于“质量除以体积”，这也意味着世上存在一个物理上可能的最大密度！这个密度非常非常大（即所谓的“普朗克密度”，大致相当于把宇宙中全部原子的数量那么多个太阳塞进不到4升的空间中），但并非无穷大。现在，如果大爆炸时的物理量只是非常非常大，但并非无穷大，那么大爆炸之前确实可能发生过一些事情！
大反弹：连接两个宇宙
目前，量子引力理论仍处于发展阶段。然而，几年前，宾夕法尼亚州立大学的研究人员利用他们最新的量子引力模型的方程，计算出了大爆炸期间可能发生的事情。他们有些惊人发现：如果宇宙因自身重量缓慢坍缩，它会一直坍缩到普朗克密度。然后，引力会突然转变为斥力，引力场中的量子波动将十分剧烈。因此，宇宙并没有坍缩。相反，它经历了一个阶段……我们称之为“量子奇异性”。它像一张被压皱的纸。另外，有一点很重要，那就是它并没有被压缩成一个点！经过这个阶段之后，宇宙开始膨胀——这才是最神奇的地方——完全像是新发生了大爆炸。
虽然很多细节我们还不清楚，但这意味着所谓的“大爆炸”其实很可能是一次“大反弹”。我们的宇宙开始膨胀之前可能长期处于收缩状态。
所以说，我们也许可以问出“139亿年前发生了什么”这种问题吗？可惜并非如此。
量子奇异阶段连接着旧宇宙的“大坍缩”和新宇宙的“大爆炸”。在这个阶段，空间和时间的确非常非常具有“量子性”。如此一来，问这个阶段持续了多长时间没有任何意义。非要问的话，起码要有流动得比较正常的时间才行；而在那个阶段，时间和空间都“皱”得厉害，谁也无法真正说清楚宇宙从收缩到膨胀花了多长时间。
看来，大反弹可能比大爆炸更奇异！
