顛覆現(xiàn)有的宇宙學(xué)理論、宇宙沒有起點(diǎn)也沒有終點(diǎn)
關(guān)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??萍荚诓粩喟l(fā)展,人類也始終沒有停下探索宇宙起源的腳步。在科學(xué)界,“宇宙爆炸論”被廣為接受,然而,爆炸為什么會產(chǎn)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(rèn)為宇宙是處在循環(huán)當(dāng)中的,并且已經(jīng)找到了證據(jù)。這位新晉的諾貝爾物理學(xué)得主最近發(fā)表了一篇重量級論文《微波輻射中存在霍金點(diǎn)的明顯證據(jù)》。那這篇文章能說明什么呢?簡單說就是我們的宇宙并不是一次性的,而是一直在循環(huán),它包含了無數(shù)個時代,而我們目前就處在一個宇宙時代當(dāng)中,我們這個時代的結(jié)束就意味著下一個時代的開始,這樣的宇宙一直在循環(huán)往復(fù),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(diǎn),如果這個結(jié)論成立,很可能會顛覆現(xiàn)有的宇宙學(xué)理論。那具體是咋回事呢?

在人類探索宇宙的過程當(dāng)中,提出了很多關(guān)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(rèn)為宇宙本來是個奇點(diǎn),在138億年前突然發(fā)生了爆炸,漫長的演變后就變成了我們現(xiàn)在看到的星系和時空。這個奇點(diǎn)不適用于人類目前已知的所有物理定律,因?yàn)樵谶@里不存在時間和空間,它只有質(zhì)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(chǎn)生了時間和空間,在10的負(fù)33次方秒內(nèi),宇宙膨脹的速度經(jīng)歷了100次加倍,空間大小是先前的 10的 30次方倍。在經(jīng)過30萬年的演化,宇宙逐漸冷卻,在化學(xué)結(jié)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(xué)家的普遍認(rèn)可,直到后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(xué)界的重視。

大爆炸理論在后來能夠得到科學(xué)界的普遍認(rèn)可,主要是兩個假設(shè)的成立,一個是物理定律的適用性,一個是宇宙學(xué)原理的正確性?,F(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)證明,宇宙自誕生以來,物理學(xué)結(jié)構(gòu)常數(shù)幾乎沒有發(fā)生過變化,這說明物理學(xué)定律也同樣沒有發(fā)生過變化,人類研究的物理學(xué)理論和規(guī)律,適應(yīng)于大部分的宇宙,除了類似于黑洞這些的極端環(huán)境之下。宇宙學(xué)原理同樣也是真實(shí)成立的,它指的是宇宙大尺度之下物質(zhì)分布是均勻的,可能在現(xiàn)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(rèn)知,主要是我們現(xiàn)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(fā)現(xiàn),整個宇宙都是同性的,物質(zhì)分布非常均勻,而目前能夠證明宇宙學(xué)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(diǎn),比如初始奇點(diǎn)、暗物質(zhì)和暗能量的本質(zhì)、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(zhì),那為什么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(rèn)為宇宙其實(shí)處于不斷循環(huán)中。彭羅斯認(rèn)為宇宙在發(fā)生大爆炸之前,其實(shí)是另一個宇宙,而我們現(xiàn)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(huán)的,沒有開始也沒有盡頭。簡單來說彭羅斯認(rèn)為奇點(diǎn)不僅是宇宙的起點(diǎn),也是它的終點(diǎn)。在這之中共形循環(huán)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(zhì)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(dāng)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(diǎn)”上實(shí)現(xiàn)完美過渡了。因此,這一宇宙模型的關(guān)鍵其實(shí)就在于“共性映射”的使用,它將宇宙誕生之初的狀態(tài)和終結(jié)之前的狀態(tài)聯(lián)結(jié)在了一起,從而證實(shí)了宇宙處在循環(huán)當(dāng)中。

彭羅斯提出“共形循環(huán)宇宙論”,并不是完全沒有根據(jù)的胡亂猜想,同樣也是有一定的科學(xué)發(fā)現(xiàn),有一些證據(jù)存在?!肮残窝h(huán)宇宙論”的直接證據(jù)就是“霍金點(diǎn)”,霍金點(diǎn)是指黑洞蒸發(fā)死亡后留下的痕跡。根據(jù)霍金的研究發(fā)現(xiàn),黑洞同樣不是永恒的存在,大量的物質(zhì)和信息進(jìn)入黑洞之后無法離開,而黑洞本身也會不斷丟失質(zhì)量,若是沒有外來物質(zhì)的補(bǔ)充,黑洞經(jīng)過漫長的時間之后就會完全蒸發(fā),最后發(fā)生一場大爆炸,黑洞曾經(jīng)吸入的物質(zhì)就會重返宇宙。彭羅斯從普朗克衛(wèi)星的宇宙微波背景輻射圖中,找到了大概30個點(diǎn)。彭羅斯認(rèn)為這30個點(diǎn)是黑洞蒸發(fā)之后留下的痕跡。彭羅斯認(rèn)為,這些奇點(diǎn)就是之前的宇宙黑洞爆炸后留下的證據(jù)。這一理論似乎解釋了為什么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(xué)術(shù)圈的廣泛認(rèn)同。共形循環(huán)宇宙論的問題還是比較多的。這一理論的基礎(chǔ)就是“共形映射”,是它將宇宙的誕生與終結(jié)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(tài)和終止?fàn)顟B(tài)都處在“共性不變”的狀態(tài)下,這種要求無疑是非常嚴(yán)苛的,其次就是所謂的證據(jù),那些在宇宙微波背景輻射圖上的霍金點(diǎn)。絕大多數(shù)科學(xué)家都不認(rèn)可霍金點(diǎn)的存在,并且表示這些所謂的“黑洞蒸發(fā)痕跡”只是隨機(jī)出現(xiàn)的,無法作為“宇宙正在循環(huán)”的證據(jù)。彭羅斯的觀點(diǎn)帶給人們?nèi)碌囊暯?,但該理論還需要更多切實(shí)的依據(jù)作為支撐。宇宙的真相到底是什么?這些都需要科學(xué)家們進(jìn)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(nèi)容到此結(jié)束,小伙伴們,人類未來能解開宇宙的起源嗎?