宇宙起源方式要改寫了?諾獎得主彭羅斯:宇宙在無限循環

天空之城 2023/01/31 檢舉 我要評論

綜述

你是否曾對天空的繁星感到過好奇? 宇宙究竟是怎樣才誕生出這一切的呢?

很長一段時間,科學界對宇宙的起源展開激烈的爭論,諾獎得主彭羅斯就發表了一個驚人理論: 或許宇宙在循環。

「宇宙起源」之謎

關于宇宙的起源,很久都是個懸而未解的謎題,科學界又有哪些討論呢?

比利時天體物理學家 喬治·勒梅特《原始原子的假設》中首次提出了宇宙大爆炸起源論,并于1927年估算了 哈勃常數

他認為宇宙是由一原始原子膨脹爆炸發展而來的,但該理論一直未受到普遍重視。在上世紀30年代期間,一位美國天文學家曾有一個驚人的發現: 宇宙這麼多年來居然一直在擴大。

喬治·勒梅特也曾根據愛因斯坦的方程式及其廣義相對論推導出宇宙正在擴大膨脹的結果,但愛因斯坦并沒有相信這一研究成果, 他覺得宇宙的無限膨脹是荒謬的。

直到1949年,被持宇宙恒態論觀點的英國天文學家在一次BBC廣播采訪節目中,嘲諷地 稱為「大爆炸」才廣為流傳。

但隨著後來科學的不斷研究,1964年發現的 宇宙微波背景輻射是支持大爆炸發生的重要證據,此后宇宙大爆炸理論受到了科學界主流的認可和廣泛支持,還研究出了描述宇宙起源與演化的宇宙學模型。

2015年普朗克衛星經過觀察后,有了一個絕佳的觀測結果。據此結果顯示,宇宙大爆炸距今大概有138億年的歷史,然后經過不斷地膨脹,才最終演化成如今宇宙的狀態。

後來天體理論物理學家 羅杰·彭羅斯在出版的一本書中,又向世人提出一個猜測: 宇宙并不是由大爆炸產生的,而是在不斷循環中誕生的。

他為什麼會提出這個看法呢?依據又是什麼呢?

彭羅斯的宇宙起源觀

彭羅斯提出了 共形循環宇宙學,簡稱CCC,這是廣義相對論框架下的一個宇宙學模型。在此模型中, 宇宙經歷無限的循環迭代,前一次迭代的未來類時無限遠與下一次迭代的大爆炸奇點相同。

這是否意味著宇宙起源于大爆炸的觀點被顛覆呢?

根據該觀點, 黑洞最終將吞噬宇宙中的一切物質,所有有質量的粒子都會消亡,包括那些與所有其它粒子分離得太遠而無法與它們一切湮滅的粒子。

而在吞噬宇宙中的一切物質后, 留下來的就只有能量,這些能量會觸發下一次大爆炸進而開啟一個新永世。

這意味著也許宇宙的起源并不像是人們之前以為的那樣從大爆炸開始,而是一個 不斷大爆炸、消亡、繼續大爆炸、誕生的循環過程。

對宇宙循環的深入研究

彭羅斯還計算出一定量的引力輻射 可以穿越「世代」之間的邊界,他認為這種額外的引力輻射可能足以解釋觀測到的宇宙加速膨脹,而無須借助暗能量場。

但這并不意味著宇宙大爆炸的理論就完全沒有任何意義,而是說 宇宙大爆炸可能只是研究宇宙起源的一個起點,卻不是終點。

要想繼續對諾獎得主彭羅斯的理論有深入了解的話,就必須對黑洞有所研究。

黑洞具有著極端強大的引力,任何粒子,哪怕是光這樣的電磁輻射, 都不能從黑洞中逃脫。根據科學理論研究表明,密度足夠大的質量可以達到 扭曲時空的作用,進而形成黑洞。

科學家曾推測,有著巨大質量的黑洞會在恒星生命走向終結后,經過坍塌而形成。而當黑洞形成后,它可以經由 吸收周邊的物質來繼續擴大生長,并通過與其它黑洞結合或吸收其它恒星,進而可能形成 數百萬倍太陽質量的超大質量黑洞。

根據彭羅斯的理論,雖然目前宇宙還在加速膨脹,但未來的某一天, 宇宙也可能走向衰敗,那時所有的物質都會逐漸湮滅,最終只剩下能量。

這個衰敗的過程即使是強大的 黑洞也無法避免,最終都會以霍金輻射的方式展現出衰變。

在研究宇宙循環的過程中,科學家還發現了令人覺得不可思議的 奇點定理。這又是什麼呢?

彭羅斯和霍金在進行廣義相對論的研究中,逐步產生了疑問:奇點是什麼時候誕生的呢?通過不懈的研究,他們獲得了有趣的收獲,也 為宇宙循環的假說提供了更多的思路。

奇點定理可以簡單理解為:只要廣義相對論的條件能夠滿足, 物質的存在和湮滅就會有一個過程,這個過程存在開始和結束。但目前對此的深入研究尚且較少。

2019年黑洞的首張照片誕生后,科學界對黑洞的研究又充滿了信心,而彭羅斯的理論也被越來越多的人進行關注。

2020年彭羅斯在一篇名為 《微波輻射中存在霍金點的明顯證據》中再次提出了他認為 宇宙是不斷循環的觀點,這也為科學家對宇宙起源的后續研究帶來了新的思考和挑戰。

但關于宇宙的起源,目前尚無法明確判斷究竟哪一種觀點才是完全正確的,畢竟科學就是一個不斷探索、不斷改善的過程,對于宇宙的了解,人類還有一段很長的路要走。

結論

我們是從哪兒來的?這不僅僅是小孩子好奇的疑問,哲學家也對此產生了很多思考, 科學家也追問著關于宇宙的起源。

目前人類的科技水平依然存在著不少的局限性,所以對一些未知的謎題尚無法得到準確的答案,但就是在這種不斷追問的歷程中, 我們才發現了更多關于生命和宇宙的奧秘和奇跡。

科學也是在這種上下求索的努力中一點點地誕生的,也許未來有一天我們能夠探知宇宙的全部奧妙,讓人類的足跡遍布整個銀河, 地球是我們的家園,但可能也并不是未來人類唯一的歸宿。

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