宇宙誕生前奇點存在多久,如何出現,什麼力量推動它發…


宇宙誕生前奇點存在多久,如何出現,什麼力量推動它發生爆炸?的頭圖

宇宙誕生前奇點存在多久,如何出現,什麼力量推動它發生爆炸?

  • 何謂奇點?

奇點是大爆炸宇宙學推斷出來的一個結論,是根據宇宙膨脹的速率,反推回去,就得到過去的宇宙比現在的宇宙要小,一直推到盡頭,只能得出宇宙誕生那一刻,所有物質都是擠在一起這個結論,這就是奇點的來源。

因為奇點無限小,小到普朗克尺度以下,無法用人類現有的尺度來衡量,這樣人類現有知識就無法探究奇點內部的狀態,科學界標準的說法就是“現有理論在奇點處都失效”。由於無法衡量體積,也就是無限小的這個點,卻包容了整個宇宙質量和能量、溫度,因此這個奇點就只能用“密度無限大、熱量無限高、曲率無限大”來形容。

因此我們可以看出,所有的無限,都起源於那個無限小,因為無限小,就無法衡量密度和熱量,這樣就推導出其餘的無限。但曲率無限大是以質量為前提的,是有範圍約束的。因為曲率就是質量扭曲空間度量,表現為引力,這個曲率影響範圍是和質量成正比的。

  • 宇宙奇點與黑洞奇點的區別

宇宙奇點可以說是無限大,因為人類認識的所有事物都是在宇宙中,不會超出宇宙之外,因此所有事物都包含在宇宙曲率之中,而宇宙曲率就是奇點曲率。這也是人類永遠無法突破宇宙,甚至無法觀測到宇宙邊際的原因。因為我們都處於這個無限曲率中,連光線也是彎曲的,依靠光來觀測的人類當然就永遠也無法看到宇宙邊際。

黑洞中心也有個奇點,這個奇點的性質與宇宙奇點差不多,只是質量相對宇宙要小多了,因此其無限曲率影響範圍也就要小很多。一個太陽質量的黑洞,其圍繞著奇點形成的球狀無限曲率影響半徑為2952米,這個球狀空間被稱為史瓦西半徑,或者叫事件視界。

所謂無限曲率,就是一旦進入這個範圍,一切都化為烏有,連光也無法逃脫。因此以事件視界為邊界,裡面是看不到的,外面是可見的。黑洞的質量、角動量、電荷對外界的影響,就是通過這個邊界讓人們看到,這就是黑洞可以被人類觀測的原因。

  • 奇點來源猜想

雖然奇點是現代科學所無法探究的,但隨著量子力學的發展,對宇宙大爆炸前的狀態有了一些猜想。這個猜想來自量子力學著名概念:海森堡不確定性原理。這個原理認為,對於粒子世界,人們無法同時同時確定它們的位置和動量。這個理論被證實是量子世界的一個規律。

這樣就得出一個結論,任何情況下,粒子都無法靜止下來,即便當溫度降低到絕對零度也如此。因為如果這些粒子能夠停止下來,就能夠同時準確知道其動量和位置,這就違反了不確定性原理。

這就衍生出絕對真空中,也就是在宇宙大爆炸前處於絕對零度的零時空中,依然存在著巨大的本底能量,這些能量被稱為真空零點能。這些能量以虛粒子對的狀態不斷湧現,它們處於正反粒子基本對稱平衡狀態,瞬時出現又瞬時湮滅,量子力學稱其為充滿了海森堡不確定性原理的量子隨機漲落。

這些不斷漲落著的粒子對,就是所謂的奇點。它們隨機出現又迅速湮滅,如果一直這樣,一切都是完美平衡的,就不會出現我們的世界了。可惜,在這些看似完美的基本平衡漲落中,總有那麼一些不安分的粒子沒有被湮滅,也就是出現所謂對稱性破缺,某個沒被湮滅的粒子就脫穎而出了,成為了爆發形成我們宇宙的就成為形成我們宇宙的“奇點”。

這個“奇點”急速膨脹開來,經歷了138億年的擴張,就形成了今天的宇宙,這就是奇點的由來。根據這個理論,出現對稱性破缺的“奇點”絕非我們宇宙一個,因此除了我們宇宙之外,很可能還存在著其他的宇宙,甚至無數個宇宙,這就是多重宇宙的來源。但這別的宇宙是我們永遠也看不到的,因為我們只能永遠“困”在自己的宇宙中。

  • 為什麼奇點會爆炸?

奇點在大爆炸前存在多久?其實它根本不存在,或者說是一瞬間出現的,所謂大爆炸就是沒有湮滅的虛粒子膨脹開來的一種表述。只要沒被湮滅,這個充滿能量的奇點就必須膨脹,這是其自身性質的必然趨勢,沒有為什麼。

普朗克尺度是量子力學認為人類可認知的最小尺度,這個尺度定義為1.6*10^-35米,這個尺度比電子還要小20個數量級,也就是小1萬億億倍。而奇點比這個還要小,小多少沒人知道。很多人就會說,這麼小的一個奇點,會蘊含那麼大的能量?能夠爆炸出這麼多的星系和天體,還有暗物質、暗能量?

是的,這就是許多人不相信大爆炸宇宙論的原因。要說清楚這裡面的理論很複雜,即便說了,很多人也不懂。其實有很多我也只知皮毛,但科學就是這麼奇妙,能夠通過各種人類共識的數理化理論,從已知推斷出未知,形成理論,並且用這個理論來解釋世界才能夠解釋得通。

大爆炸理論就是這樣出來的,而且經歷了一百多年科學界的質疑檢驗和論證,現在越來越成熟,幾乎所有的宇宙現像都符合這個理論的預測。根據大爆炸宇宙理論預測,人們發現了黑洞、引力波、宇宙微波背景輻射、時空彎曲、引力透鏡等等,這些都印證了大爆炸理論的正確,由此,這個理論已經成為主流科學界公認的標準宇宙模型。

當然,關於奇點以及奇點以前的狀態還處於猜想階段,而且很可能永遠都處於猜想,因為人類永遠無法觀測和證實奇點之前的事物。以上的描述都是基於現代科學常識認知,本人只是盡量用通俗語言說得更明白些,沒有夾雜個人的胡思亂想,我反對那些憑著吃喝拉撒常識胡亂猜想或反智反科學的言論。

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