|
中秋节期间，小编在无聊之余就出去找了个空地，准备找找“举杯邀明月，对影成三人”的感觉，结果看到浩瀚的星空就又陷入了沉思…… 这个宇宙从哪里来的？它的归宿是哪里？想了好多好多。 今天小编就聊聊宇宙从哪里来的问题，宗教界、科学界关于宇宙的来源的理论有非常多，但是一种理论要让人相信它是真理，就必须为自己寻找尽可能的证据，目前来说，证据比较充分、大家普遍认同的关于宇宙起源的理论是宇宙大爆炸理论。 宇宙大爆炸理论是什么?对于宇宙的演变，科学界在50多年前就已经达成共识：138亿年前，我们所知的宇宙从一个被称为大爆炸（英文：The Big Bang）的高温高密度状态中诞生。 有人问，大爆炸理论为什么没有人质疑？ 质疑是肯定有的，与大爆炸理论竞争的理论有非常多，但是随着观测到的证据越来越多，大爆炸理论也就脱颖而出。 那么有什么观测证据如此强力支持大爆炸理论呢? 简而言之，有四项指标，宇宙膨胀、大规模结构和星系演化、宇宙微波背景及其温度和光谱特性，以及宇宙中元素的相对丰度和进化，这四项观测指标大爆炸理论都能很好的解释，而其他宇宙理论就差强人意了，所以最终大爆炸理论战胜其他理论得到科学界共识。 如果有人对宇宙大爆炸还有疑问，请参阅我这篇文章进一步了解： 宇宙大爆炸之前存在什么？基于宇宙大爆炸理论，我们可以反推回138亿年前，那个时候宇宙还没有爆炸，宇宙的所有事物都凝聚到一个原子大小的密度无限大的奇点内，在这个微粒中，所有的数学、物理、空间、时间法则都停止运作，一切的一切都似乎没有任何意义。 无奈的是，强大的求知欲时时鞭挞着我们的心灵，我们似乎不由自主问出另一个更困难的问题：宇宙大爆炸之前到底存在什么？ 大爆炸前无意义观点 对于这个问题，其实爱因斯坦和霍金都曾给出过相似的解释，那就是讨论这个问题没有任何意义。 爱因斯坦说，大质量天体可以扭曲时空，也就是说一颗行星的巨大质量会扭曲时间，比如地球表面生活的人类，他们的时间运行速度就比轨道卫星慢一点点，当然这种差别非常微小，人们基本感受不到，当然，质量越大的天体对时间的扭曲作用也越大，想象大爆炸前的奇点，它拥有宇宙中所有的质量，那么可以推测出在那里时间趋于无限慢，等同于停止状态。所以讨论大爆炸之前的事情没有任何意义。 霍金的说法也类似，但他坚持的观点是无边界宇宙模型，他认为宇宙是个四维球面，有限但无界，就像我们地球表面一样，我们知道地球是有大小的，但是在地球上又没有任何界限，同理“宇宙的边界就是它没有边界！”，假设你到了宇宙空间和时间的起点——也就是大爆炸前的奇点，你问这个点以前是什么，其实这和问地球上南极点以南、北极点以北是什么一样，都是没有任何意义的，所以说，宇宙是没有边界，也没有创生和毁灭，自洽自足，没有任何第一推动力存在。 暴胀泡沫宇宙 你以为这两位牛逼人物说了之后，大家就停止疑问了！NO，NO，NO，一切才刚刚开始，爱因斯坦去世几十年后，量子物理学和一系列新理论出现，这引发了新一轮有关大爆炸前宇宙的的讨论。 宇宙微波背景辐射（CMB） 天文学家阿诺·彭齐亚斯和鲍勃·威尔逊在1965年观测到了宇宙微波背景辐射，简称CMB（小编怎么感觉像在骂人呢？(O_O)?），虽然起初给大爆炸理论带来了一些问题，但在1981年被暴胀理论解决，这个理论要求宇宙在大爆炸后的几分钟内要以极快的速度膨胀。该理论顺便也解释了CMB中温度和密度的波动，但是规定了这些波动应该是均匀的。 BUT，面包会有的，问题也会有的，近期的观测发现宇宙并不是均匀的，一些区域的波动明显比另一些区域多。 每一个暴胀泡沫产生一个宇宙 这也为暴胀泡沫宇宙理论提供了依据，该理论认为，暴胀不仅仅是一种扩张的方式，它也是一种创造宇宙的驱动力，它能发生一次，就能再次发生，是为永恒暴胀。我们的宇宙也许就是暴胀产生的一个气泡，这个气泡从一个奇点生长为我们整个宇宙。当然这个过程可以不断继续，最后产生多个，甚至无数个这样的泡沫宇宙。 振荡宇宙理论 振荡宇宙理论周期会逐渐增加 20世纪30年代，有物理学家提出了“振荡宇宙”理论，该理论认为宇宙自大爆炸起源，而后膨胀，然后在引力的作用下膨胀变慢，最后塌陷回去，然后在发生大爆炸，膨胀、逆转、收缩和反弹，四个过程周而复始。 但是，这个理论最终淡出视野，主要原因是，按照热力学第二定律熵增原则，该振荡宇宙的周期会越来越长，照此反演倒退，宇宙的震荡周期将会越来越短，其起点仍然是大爆炸起点。 火劫模型 在量子力学和相对论出现后，爱因斯坦晚年始终在忙着一件事——大统一理论，直到去世。大统一理论不仅是他的愿望，也是所有物理学家的终极梦想，这个梦想最终导致弦理论登场，弦理论后来又分为很多版本，为了更加统一，最终出现了M理论，这个理论将各个弦理论版本都收入麾下，一路向大统一理论高歌猛进。 M理论统一了弦理论的五个版本 按照M理论观点，空间不是三维的，是11维时空，只不过多余的纬度蜷缩到了微观世界。而在高纬度时空下，我们的宇宙空间完全可以被看作是一个三维的膜。 膜宇宙的碰撞与远离 于是一个新的循环宇宙模型被提了出来：我们的膜宇宙跟另一个几乎平行的膜宇宙在更高的时空纬度上发生周期性碰撞，这种碰撞反映在三维空间中就是一次大爆炸，它创生了真实可见的世界。在这之后，膜宇宙会在远离对方的演化过程中，通过暗能量所驱动的加速膨胀过程将该碰撞产生的世界痕迹洗刷干净，留下极为平坦的膜，为下一次碰撞做准备。由于在这个模型中，宇宙创生是周期性的，如同凤凰涅槃之后火劫重生，因此提出者将其命名为火劫模型。 反弹宇宙模型 网上找到的一个图片，介绍了反弹宇宙模型产生的过程 过去几年，越来越多的宇宙学家开始重新考虑另一个理论。他们说大爆炸其实可能是大反弹。有的宇宙学家认为宇宙就像肺，不断地重复着膨胀收缩的过程，每次都收缩到一个特定的大小，另一些人则认为宇宙只反弹了一次，在反弹之前一直在收缩，而在反弹之后就永远膨胀。在这两种模型中，时间都是无始无终的。 黑洞白洞理论
还有一些模型围绕着大爆炸前奇点本身的形成展开。如果你认为黑洞是宇宙垃圾压缩器，它们是所有原始压缩的主要候选者，所以我们膨胀的宇宙理论上可能是另一个宇宙中黑洞的白洞输出。白洞是一种假想的物体，它以与黑洞相反的方式活动，释放出大量的能量和物质，而不是将其吸进去，我们可以把它想象成一个宇宙排气阀。一些科学家提出，我们的宇宙可能是在一个黑洞中诞生的，而我们自己的宇宙中的每一个黑洞也可能包含独立的宇宙。 结语科学家的脑洞非常大有木有？但是尽管脑洞大，却不得不承认这些理论仍然还都是理论性的，虽然无法证伪却也无法证实。 要理解这个问题，和大家分享一个我在网上看到的例子，想象一台超级电脑，当电源启动后，电脑开始运转，然后电脑中的一个虚拟智能生命（假设已经有了意识），它问操作系统，我们的电脑开机前是什么样的，操作系统为了回答这个问题就去翻看系统日志，结果查来查去最终发现这个系统只记录了系统开机后的一切，对于系统开机前什么样不论怎么计算都无法得知。 也许，我们此时就处于这样的困境中，宇宙开始前的世界已经超出宇宙的历史，除非跳出我们的宇宙看，否则我们永远无法得知真相。 关注《未来科技社》，一起眺望未来！-----青云计划获奖文章----
|
|
|
