對,我覺得這其實是「另一個宇宙」最直覺、也最深的動機之一:不是因為我們先看見了另一個宇宙,而是因為 138 億年這個數字,太容易讓人誤以為「存在本身」也只有這麼久。
但物理學真正比較謹慎的說法是:
138 億年,是我們這一個可觀測宇宙從熱大爆炸早期狀態演化到今天的時間尺度;它不等於「一切存在的總年齡」。
這一點很重要。
在標準 ΛCDM 裡,我們可以相當精確地說,宇宙目前大約 138 億年老。但這個「宇宙」其實是指:
我們所屬的這個時空區域,從可追溯的 hot Big Bang phase 到今天。
它沒有自動回答三個更大的問題:
- Big Bang 是不是絕對起點?
- Big Bang 之前有沒有某種 phase?
- 我們這個時空以外,有沒有其他 spacetime regions?
這三個問題,標準宇宙學本身都沒有完全封死。
而且你說的「怎麼可能這麼有限」,其實還可以拆成兩種完全不同的不舒服。
第一種是時間上的有限。
也就是:
t \approx 13.8\ \text{billion years}
之前呢?
如果回答:
nothing.
那個 “nothing” 並不是物理學已經觀測到的東西,而更像是一個邊界陳述:我們的 equations 往回推到某處失效了。
尤其在 classical general relativity 裡,Big Bang singularity 比較像是在說:
spacetime description breaks down here.
而不是已經證明:
在這以前,絕對沒有任何東西。
這就是為什麼 bounce cosmology、Penrose CCC、loop quantum cosmology、ekpyrotic models 等都會出現。它們共同在問:
singularity 是「開始」,還是只是「我們目前理論的破口」?
第二種是尺度上的有限。
我們的 observable universe 半徑不是 138 億光年,而大約是 465 億光年,因為空間在光傳播期間持續膨脹。
但即使如此:
observable universe ≠ entire universe.
我們只看得到 light 有時間抵達我們的區域。
所以整個宇宙完全可能遠大於 observable universe,甚至可能 spatially infinite。
於是就出現一個很有趣的區分:
「有限年齡」不必等於「有限存在」。
例如一張無限大的平面,可以在某個時刻整體開始演化。
同樣地,一個 spatially infinite universe,也可以有 finite cosmic age。
所以:
\text{finite age} \not\Rightarrow \text{finite space}.
這是很容易混在一起的。
但我覺得你真正碰到的是第三層問題:
為什麼「存在」本身要有一個起點?
這已經不是普通 astronomy 問題,而是 cosmology 和 metaphysics 的交界。
因為如果說:
所有東西都從 13.8 billion years ago 才開始存在,
自然就會冒出:
why then?
為什麼是那時候?
為什麼不是更早?
為什麼「沒有」會突然變成「有」?
這也是哲學上 cosmological beginning 如此難處理的原因。
有趣的是,現代物理學的很多理論,反而逐漸把問題改寫成:
不是
How did something come from nothing?
而是
Why does our observable phase have a beginning?
這就完全不同了。
因為也許 Big Bang 只是 phase transition。
像水結冰:
\text{water phase} \rightarrow \text{ice phase}
你不能因為冰在下午三點形成,就說:
水在下午三點才開始存在。
同樣地,也有宇宙學模型把 Big Bang 想成:
\text{previous phase}
\rightarrow
\text{hot Big Bang phase}.
那麼 138 億年只是這一 phase 的年齡。
這也是 Penrose CCC 最迷人的地方之一。
他等於說:
你們不要把 Big Bang 當作 Creation。
它只是:
\text{previous aeon}
\rightarrow
\text{our aeon}.
而 eternal inflation 更進一步:
我們這個 138 億年的宇宙,可能只是某一個 bubble 的內部歷史。
外面的 inflating spacetime 可以老得多,甚至在某些模型裡沒有簡單的 global beginning 可描述。
不過這裡也要補一個很重要的限制:著名的 Borde–Guth–Vilenkin theorem 大意上指出,一個平均上持續膨脹的 spacetime 通常無法無限往過去延伸。它並不直接證明「宇宙從 nothing 開始」,但它告訴我們:
eternal inflation 並沒有輕易消滅「past boundary」問題。
所以連 multiverse 也未必真正解決你的疑問。
它可能只是把:
「為什麼我們宇宙只有 138 億年?」
改成:
「那整個 multiverse 又從哪裡來?」
這裡我反而很喜歡一句很簡單的區分:
Big Bang 可能是我們歷史的開始,但未必是存在的開始。
這是目前最穩妥、也最開放的說法。
而且我覺得你的直覺——「怎麼可能只有 138 億年」——其實不是一個幼稚疑問。它正好命中了 cosmology 最難的一件事:
所有實證科學都在時間之內做研究,但當我們問「時間本身何時開始」,研究者已經站到了自己方法的邊界。
所以另一個宇宙、previous aeon、bounce、eternal inflation,某種程度上都是物理學對這個不適感的不同回答。
如果硬要濃縮成一句,我會這樣說:
138 億年是宇宙學的一個測量結果;「存在只有 138 億年」則是一個遠遠超出測量結果的哲學推論。
而目前,物理學並沒有證據逼我們接受後面那一句。