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顛覆現有的宇宙學理論、宇宙沒有起點也沒有終點
2023/09/04

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關于宇宙的起源,各國都有不同的神話傳說,比如我國就有盤古開天辟地的故事,西方國家的神話傳說則往往帶有濃厚的宗教色彩。科技在不斷發展,人類也始終沒有停下探索宇宙起源的腳步。在科學界,「宇宙爆炸論」被廣為接受,然而,爆炸為什麼會產生宇宙?在爆炸前,宇宙又是怎樣一番景象呢?對此,諾獎得主彭羅斯給出了這樣的答案,他認為宇宙是處在循環當中的,并且已經找到了證據。這位新晉的諾貝爾物理學得主最近發表了一篇重量級論文《微波輻射中存在霍金點的明顯證據》。那這篇文章能說明什麼呢?簡單說就是我們的宇宙并不是一次性的,而是一直在循環,它包含了無數個時代,而我們目前就處在一個宇宙時代當中,我們這個時代的結束就意味著下一個時代的開始,這樣的宇宙一直在循環往復,也就是說我們的宇宙一直在誕生和毀滅之間來回的交替。這就是彭羅斯的觀點,如果這個結論成立,很可能會顛覆現有的宇宙學理論。那具體是咋回事呢?

在人類探索宇宙的過程當中,提出了很多關于宇宙起源理論。

大家最熟悉的莫過于宇宙大爆炸理論。該理論認為宇宙本來是個奇點,在138億年前突然發生了爆炸,漫長的演變后就變成了我們現在看到的星系和時空。這個奇點不適用于人類目前已知的所有物理定律,因為在這里不存在時間和空間,它只有質量但幾乎沒有體積,所以它的密度無限大,時空曲率也無限大。爆炸的瞬間產生了時間和空間,在10的負33次方秒內,宇宙膨脹的速度經歷了100次加倍,空間大小是先前的 10的 30次方倍。在經過30萬年的演化,宇宙逐漸冷卻,在化學結合的作用下,一些中性原子開始形成,我們熟悉的天體正是從這時開始孕育。慢慢變成我們今天看到的樣子。大爆炸理論剛剛提出的時候,并沒有得到科學家的普遍認可,直到後來哈勃證明了宇宙在不斷膨脹之后,大爆炸理論才受到了科學界的重視。

大爆炸理論在後來能夠得到科學界的普遍認可,主要是兩個假設的成立,一個是物理定律的適用性,一個是宇宙學原理的正確性。現代科學已經證明,宇宙自誕生以來,物理學結構常數幾乎沒有發生過變化,這說明物理學定律也同樣沒有發生過變化,人類研究的物理學理論和規律,適應于大部分的宇宙,除了類似于黑洞這些的極端環境之下。

宇宙學原理同樣也是真實成立的,它指的是宇宙[[[大尺度]]]之下物質分布是均勻的,可能在現在的觀察能力下,我們看到的宇宙星系分布不均勻,之所以會有這樣的認知,主要是我們現在的觀測能力有限,無法真正[[[大尺度]]]的觀測到整個宇宙。如果我們能夠在[[[大尺度]]]之下看到整個宇宙,你就會發現,整個宇宙都是同性的,物質分布非常均勻,而目前能夠證明宇宙學原理的正確性,只有宇宙微波背景輻射。

然而這一假說卻存在諸多疑點,比如初始奇點、暗物質和暗能量的本質、平坦性問題、低熵問題等。如果宇宙誕生之前世界并不存在其他物質,那為什麼一些矮星系中存在比宇宙年齡還大的黑洞。諾貝爾獎獲得者彭羅斯給出屬于他的解讀,他認為宇宙其實處于不斷循環中。彭羅斯認為宇宙在發生大爆炸之前,其實是另一個宇宙,而我們現存的這個宇宙死亡后還會形成另一個新生宇宙,宇宙是循環的,沒有開始也沒有盡頭。簡單來說彭羅斯認為奇點不僅是宇宙的起點,也是它的終點。

在這之中共形循環理論使用共性映射尺度變化的方式,先將誕生之初溫度和物質密度都很高的宇宙,置換成了各方面都無限的時空,然后又把處在無限膨脹當中的宇宙,置換成了尺寸有限的范圍。在這種情況下,宇宙就可以在「奇點」上實現完美過渡了。因此,這一宇宙模型的關鍵其實就在于「共性映射」的使用,它將宇宙誕生之初的狀態和終結之前的狀態聯結在了一起,從而證實了宇宙處在循環當中。

彭羅斯提出「共形循環宇宙論」,并不是完全沒有根據的胡亂猜想,同樣也是有一定的科學發現,有一些證據存在。「共形循環宇宙論」的直接證據就是「霍金點」,霍金點是指黑洞蒸發死亡后留下的痕跡。根據霍金的研究發現,黑洞同樣不是永恒的存在,大量的物質和信息進入黑洞之后無法離開,而黑洞本身也會不斷丟失質量,若是沒有外來物質的補充,黑洞經過漫長的時間之后就會完全蒸發,最后發生一場大爆炸,黑洞曾經吸入的物質就會重返宇宙。彭羅斯從普朗克衛星的宇宙微波背景輻射圖中,找到了大概30個點。

彭羅斯認為這30個點是黑洞蒸發之后留下的痕跡。彭羅斯認為,這些奇點就是之前的宇宙黑洞爆炸后留下的證據。這一理論似乎解釋了為什麼存在那些古老的矮星系以及比宇宙年齡還大的黑洞。它們或許是宇宙上一次爆炸后殘留下來的部分。

客觀地說,彭羅斯的理論并沒有得到學術圈的廣泛認同。共形循環宇宙論的問題還是比較多的。這一理論的基礎就是「共形映射」,是它將宇宙的誕生與終結圓滿地連在了一起,使其能夠完成平滑的過渡。可是,想讓宇宙使用共性映射,就要確定宇宙的初始狀態和終止狀態都處在「共性不變」的狀態下,這種要求無疑是非常嚴苛的,其次就是所謂的證據,那些在宇宙微波背景輻射圖上的霍金點。絕大多數科學家都不認可霍金點的存在,并且表示這些所謂的「黑洞蒸發痕跡」只是隨機出現的,無法作為「宇宙正在循環」的證據。彭羅斯的觀點帶給人們全新的視角,但該理論還需要更多切實的依據作為支撐。宇宙的真相到底是什麼?這些都需要科學家們進一步研究。相信在人類的不斷探索下,真相總有到來的一天。 好了,本期內容到此結束, 小伙伴們,人類未來能解開宇宙的起源嗎?

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