宇宙并非永恒,英國物理學家認為:宇宙將在黑洞中不斷毀滅重生

天空之城 2022/11/18 檢舉 我要評論

在晴朗的夜晚仰望星空,滿天繁星總能讓我們感慨人生的短暫和宇宙的遼闊深邃,遙遠的深空存在著數不清的星體,自宇宙大爆炸以來,空間中就不斷產生天體,散落在各個角落,地球也是其中之一。

在人類的認知中,萬物都有始有終, 那麼宇宙也是同樣如此嗎?

現代物理學告訴我們,宇宙起源于138億年前的宇宙大爆炸。在宇宙大爆炸之前宇宙是什麼樣子,我們現在的宇宙也會滅亡嗎?

對此,牛津大學數學家兼物理學家 羅杰.彭羅斯爵士認為,我們的宇宙并不是唯一的宇宙,在此之前還有無數個宇宙,也就是說宇宙實際上正在循環。

科學就是在推翻中前進,早在100多年前,物理學界普遍認為宇宙是靜止的。即沒有開始的起點,也沒有結束的終點,它一直都是我們現在看到的樣子,該理論得到了廣泛認同,連愛因斯坦也不例外。

在廣義相對論中,愛因斯坦推導出了著名的重力場方程,但在最初的方程中,宇宙整體在隨著動態的時間變化,向內擠壓或向外膨脹,這顯然不符合當時的認知,于是為了使宇宙靜止,愛因斯坦在方程中加入了宇宙學常數。

但就在次年,著名的天文學家哈勃在持續觀測河外星系時發現,大多數的星系都在光譜中展現了向紅端偏移的特征,這表明那些星系都在遠離我們,且距離越遠,速度越快,如果我們回溯這些星系的運動軌跡,就會發現在過去的某一刻,宇宙中的所有物質都交匯在了一起。

經過大量的觀測與計算,科學家得出空間中的所有物質和能量都在138億年前交匯于一個極小濃縮體。它的體積無限小,密度卻無限大,有一個我們熟知的名字:奇點,奇點的溫度和質量也達到無窮,在高溫高壓下就誕生了宇宙中最絢麗的煙火: 宇宙大爆炸。

這就是宇宙的開端,但開端之前是什麼?

在宇宙不斷膨脹的趨勢下,宇宙最后又會走向何處?

宇宙有起點,就必然也有終點。空間中的能量有限,當能量消耗完后,宇宙就不會繼續膨脹,此時科學家提出了兩種觀點: 大撕裂和大收縮。

宇宙中有許多耀眼的天體和星系,但那并不是宇宙的主要組成部分,占據了宇宙大部分質量的其實是我們看不見的暗物質,有些研究表明,宇宙在以越來越快的速度膨脹,這意味著暗物質的密度可能也在不斷增加。

當暗物質的密度達到閾值時, 它就會戰勝宇宙中四種基本作用力,將宇宙間的所有物質全部撕裂。

大收縮則認為,當宇宙膨脹到一定極限時,向外擴張的能量會小于向內收縮的引力。宇宙宇宙膨脹的過程被顛倒了過來,宇宙在引力的影響下開始不斷向內收縮,最后將一切物質重新匯聚成一個點。

彭羅斯沒有認同以上兩種主流學說

2020年,年近90的羅杰.彭羅斯獲得了諾貝爾物理學獎。獲獎不久后,他發表了一篇名為 《微波輻射中存在霍金點的明顯證據》的論文,他在論文中提出明確的提出,他認為宇宙的確是由大爆炸而來,但這種大爆炸不止一次,而是在不斷循環的,并且每一次的誕生與死亡都和黑洞有關。

我們在上文中提到過,宇宙起源于奇點,其實彭羅斯也這樣認為,只不過奇點是黑洞中的奇點。

黑洞的本質就是一個擁有超高質量的奇點,大質量恒星晚年坍縮時會形成超新星,超新星爆發后會誕生密度極大的中子星,或是直接成為幽靈般的黑洞, 宇宙中有數不清的黑洞,它們或是處于休眠狀態,或是在吞噬周圍的一切物質,當兩個黑洞靠近時,就會形成更大的黑洞。

彭羅斯認為,宇宙中的所有物質最后都會被黑洞吞噬,無論黑洞吞噬了多少物質,黑洞深處的奇點都不會變大,永遠只有一個點的大小,只有質量和密度在不斷增加。

當奇點的質量和密度達到極限時,就會發生大爆炸,將曾經吞噬的物質拋灑向太空,這些逃離的物質互相作用,冷卻凝結成一個個新的恒星和天體, 開啟新一輪的宇宙循環。

這并非偉大物理學家的瘋狂猜想,而是有實質性證據的支持。

彭羅斯在宇宙中發現了30個溫暖的天空點,為了紀念史蒂芬.霍金, 他將這些點稱為「霍金點」。2018年,彭羅斯指出宇宙微波背景中的輻射熱點可能由蒸發的黑洞產生,此前霍金也出黑洞會泄露宇宙輻射,并最終被蒸發。

彭羅斯從普朗克衛星的宇宙微波背景輻射中找到了30個霍金點,通過對霍金點的研究, 他發現這些物質都攜帶了宇宙大撕裂時代留下的信息,在彭羅斯的描述中,可以了解到這些霍金點是上一個宇宙發生爆炸時,超大質量黑洞蒸發后的結果。

數據顯示,那些黑洞的直徑都大于月球直徑的8倍,且每一個黑洞都擁有難以想象的質量。

對此彭羅斯認為,黑洞就像宇宙信息的記錄者,這些霍金點的數據各不相同,說明宇宙不止發生過一次大爆炸或大撕裂,它們應該是一種共性循環的狀態。

顯然,我們目前沒有能力直接證明彭羅斯的猜想,在茫茫的宇宙中,人類的力量過于渺小。但只要我們在探索的旅程中多踏出一步,對人類來說都是彌足珍貴的。

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