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1。2 非大爆炸宇宙学
普适常数的值一定是在大爆炸发生的时候就已经确定了，因而要想知道标准大爆炸剧情是如何能够说明它们的微妙谐调的并不容易。但是，对这一剧情还有实际的其他选择。
大爆炸剧情尽管得到了广泛的称赞，但也遇到了麻烦。我们前面已经提到，它所遇到的问题有：无法解释星系的形成，无法认定宇宙中的“丢失质量”，无法解决星系、恒星和作为整体的宇宙的年龄问题，无法解释膨胀过程是如何能够进行“开”和“关”的转换的。除此之外，它也不能解释观察到的重子对光子的比率问题，同样也不能澄清大爆炸前宇宙的起源问题和膨胀或坍缩星系中的物质在消失之后最终的命运问题。
大爆炸剧情的拥护者们指出，像这样的许多问题对他们的模型并无伤害。例如，究竟是什么触发大爆炸的，对它来说并不是实质性问题；至于宇宙向何处去（重新坍缩，无限膨胀，或与之不同的什么过程）的问题也同样不是实质性问题，它只是宇宙学家一定要知道但仍未确定的参数的一部分。他们还指出，无论如何，标准剧情作了一系列有意义的解释和成功的预言，而这些都大大地超过了它的不足。有些宇宙学家走得更远，他们宣称，没有一种已知的可供选择的宇宙学能够把可观察到的和实验所获得的所有证据都解释清楚。
对大爆炸剧情的经典替代学说是稳态宇宙学，在1965年前它一直是占统治地位的观点，从那以后大爆炸剧情使它开始走下坡路了。在其最初的阐述中，这一概念假设了一个无明显进化的均匀膨胀宇宙：物质均匀地创生出来以维持一个稳定的平均密度。
稳态概念要回溯到金斯的观点。1929年金斯写道，“从自身看上去具有某种程度固执性的一种猜测认为，星云的中心具有‘奇点’性质，在该点物质从其他地方（完全属于外在维）注入我们的宇宙，因此对我们这个宇宙的居民来说，它们在这些点上似乎连续不断地在创造物质”。①在1960 年，H·C·阿普（H．C．Arp）和霍伊尔把这一想法发展成稳态宇宙学的现代形式，并用物质在其内部创生取代了“物质完全从外在维连续不断地注入我们这个宇宙”的说法。但是宇宙中的物质创生不可能以恒定速率出现，这与类星体和其他具有活力的星系核的存在，与微波背景辐射的发现，与物质的基本构成是夸克和轻子的这种认识相矛盾。
按最近的（1993年以后）准稳态宇宙学说法，霍伊尔、布比杰（Burbidge）和纳利卡（Narlikar）证明，物质创生突然地出现在与致密的前存在物质聚集体相联系的强引力场中。②物质是在约1016个太阳质量这样的数量级的“小大爆炸”中创生的，因此这就没有必要去解释大爆炸式的膨胀过程是如何能够进行先“开”后“关”这种转换的。物质创生是通过负能的标量C（创生）场出现的，这种场的值是时空的函数，物质创生的总体速率由C（取整个宇宙的平均值）的时间导数的平方决定。
由于这些密集的引力事件驱动宇宙的膨胀，因此膨胀速率并不是恒定的，而是随创生中心的数量和质量的改变而相应变化的。宇宙从总体上看一直膨胀着，其叠置振荡周期约为400亿年，正是按这样的时间间隔物质创生周期性地收缩到宇宙的尺度要求振荡最小值的时代。最近一次大规模的物质创生活动发生在约140亿年前，这与保守的大爆炸模式所估计的非常一致。
准稳态宇宙学能说明来自范围很广的银河系之外的天体（从原始星系，通过像射电星系和准星体这样的高能事件，直到我们银河系核中的小尺度事件）的质量和能量的总体输出，它也能解释星系的分布和年龄，以及可观察到的各种不同类型的物质粒子的合成。与从创生中心放射出的物质紧密相关的随机热能同解释宇宙微波背景的起源所要求的条件非常一致。
和其他几个新近提出的模型一样，准稳态宇宙学构成了一种多周期宇宙学，每一周期的标准长度容许有400亿年的例外，该长度促进形成一个标志“稳态”的相对稳定的包。如果例外的爆炸足够热和足够密，它就近似大爆炸，从而产生背景辐射的热化条件和光粒子所需的物理条件。因此上说，准稳态宇宙学可以看作是把大爆炸作为特例包含在内的一种宇宙学。
1。3 多周期宇宙论梗概
宇宙进化的正统图景不仅是阴暗的，而且很可能是错的。正由于此，物理学家们正在积极寻找宇宙正统图景的替代物。正统图景的主要问题在于，大爆炸要求在宇宙起源时有一个奇点。所谓奇点就是物理学定律在其中失效的一个时空区域，爱因斯坦的引力理论不承认这些条件棗当时间为零和宇宙的规模无限小时，引力定律便不再成立。但是，大爆炸却要求这种例外的条件，而且如果宇宙变成封闭的，那么最终的爆聚（即“大破灭”）同样也会需要这种例外条件。
另一个问题是观察到的宇宙的大规模结构。在大爆炸的模式中，膨胀期被认为与宇宙空间中的物质分布有关，但是，不仅宇宙初期膨胀需要精细调谐这一点十分令人惊奇，而且这种过程本身也许不能说明新近发现的宇宙的大规模结构。最新的数据是通过“红外天文卫星”对宇宙进行精确的、全方位扫描探测得到的，这种探测表明，一连串星系在天空中延伸了大约5亿光年，即存在所谓的“万里长城”。①按照某些估计，这个数字是星系最大范围的5倍棗如果这些星系是在150或200亿年前宇宙初期膨胀时由密度涨落所产生的话。
直到最近，由于发射或反射光的普通物质不足以说明形成观察到的星系所需要的引力，所以暗物质模式被用来说明已观察到的星系的形成。（假定宇宙中全部质量的 90％～99％是由暗物质构成的，而这种暗物质是由辐射少量能量但具有与其质量相联系的引力效应的慢移动粒子所构成。这种慢移动粒子会“团聚”成星系，而不能被光学望远镜观察到。）这个发现的一个后果是对暗物质模式产生怀疑，并试图寻找替代物。另一个也许更为重要的后果是对大爆炸理论本身产生疑问。
如果诸如“万里长城”之类的巨大结构不是在大爆炸后的膨胀中形成的，那么它们又是在何时以何种方式形成的呢？一个可能的答案是，它们也许是在更早的时候由另一些“大爆炸”形成的（顺便指出，“大爆炸”并非是产生宇宙的唯一事件，它应当被降级称之为“爆炸”）。实际上，根据最近的发现，认为有不止一次“爆炸”的宇宙论已被提出，这对正统的宇宙图景提出了严峻的挑战。
新的宇宙论认为，宇宙从来不是从一个奇点状态开始的，也永远不会达到这种状态，“量子宇宙”的初始状态具有一个微小但非零的半径。利用附加的和在某种程度上是推测的假设就有可能证明，甚至一个封闭的宇宙也不一定是一次大爆炸的产物棗大爆炸无须在“大破灭”中有一个最终结果，它只是达到另一次“爆炸”能从中释放出来的某个密实状态。这样的一个宇宙会从一种爆炸的非稳定状态开始，经过一个完整的膨胀循环后，又回到一种爆聚的非稳定状态，接着再到下一种非稳定状态。在每一个循环中，物质会从真空中合成，而实粒子则会通过进化和退化阶段逐步发展而达到最大量子密实状态。宇宙可以是封闭的，但它的封闭只能适用于单个的循环或脉动，被看作不断进行的多重循环的实在的宇宙既无起点又无终点。
另一种新的理论认为，正是开放的宇宙才具有一系列连续的脉动。普里高津、杰黑尼奥（Geheniau）、冈茨（Gunzig）、那多恩（Nardone） 等人把“量子真空”和“物质”之间的相互作用看作宇宙的基本因素，并用数学证明，通过这种相互作用可以出现一系列可能是无限的宇宙循环。①
开放宇宙多周期宇宙论给亚量子场（从理论上讲，它主要被看作是“量子真空”）指定了一个积极的角色，这就是把亚量子场作为一种虚粒子从中不断涌现的介质。当这些虚粒子获得与其质量相对应的一定量的能量时，它们便转变为稳定的“实”粒子并“使真空极化”，即产生可观察到的宇宙。
普里高津、杰黑尼奥、冈茨和那多恩等人的宇宙论认为，万有引力给虚粒子转变为实粒子提供了所需要的能量。引力作用在这儿起着一种毋庸置疑的作用，它不但引导和驱动物质进化，而且实际上导致进化物质的产生。
这种理论假定，有一种引力方式与携带负能量的宇宙大规模时空弯曲相联系。（负能量被定义为使一个物体脱离引力方向所需要的能量。）时空的大规模几何结构产生一个负能量的贮存器，宇宙的正引力物质从中提取正能量。在不稳定的亚量子场中，这种提取的能量被转化为虚粒子，并使虚粒子转化为实粒子。
这种假说认为，在整个时空范围内，在宇宙的大规模结构和亚量子场之间存在着一种经常和平衡的相互作用。在每一个循环周期中，新的物质从场中产生，因为在先前的周期中合成的物质产生了能量，进入物质合成过程中的正能量经常精确地补偿由存在的物质引起的时空弯曲所产生的负能量。因此，场的总能量总保持在其最低的初始值。
我们获得了一个产生粒子的永久性工厂，产生的粒子越多，产生并被转化为正能量以合成更多粒子的负能量也越多。
在存在引力相互作用时，场似乎是不稳定的棗临界数量的实粒子使其不稳定。这种不稳定性引起真空过渡到标志着宇宙循环的膨胀状态。宇宙不是在虚无中产生的，也不是从某个神秘莫测的预先存在的真空中产生的，它是在无�