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宇宙大爆炸发生时的奇点,到底在哪里?

 人老颠东 2022-11-06 发布于安徽

在宇宙大爆炸理论中,奇点没有位置。

图片图示:奇点就是整个宇宙,并不位于宇宙的某个位置,或者说奇点消失了,它转变成了今日的整体宇宙

因为在大爆炸之前,我们所熟悉的三维空间和时间都并不存在,所以奇点自然也就谈不上有一个位置。不要用有限的经验去推测宇宙起源之初发生的事情,那会得到荒谬的结论。我们之所以相信宇宙大爆炸理论是因为发现了一系列有利于这个理论或科学假说的一系列实验证据,如果哪一天我们找到了对这些实验证据的新的解释,而且它比宇宙大爆炸假说更有解释力,对证据解释得更好,那么宇宙大爆炸理论或者假说就会被淘汰出局,这个过程与刑侦破案非常相似,依据现有证据,路人甲是犯罪嫌疑人,但也可能随时发现新证据,将路人甲从犯罪嫌疑人名单中排除出去,而将从前没有列入名单的路人乙排进嫌疑犯名单中,当然也可能因为发现路人乙的犯罪嫌疑更大,于是路人甲被排除。

有哪些证据可以用来支持宇宙大爆炸假说

1、直观证据——宇宙膨胀

1924年,伟大的天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)发现夜空中的漩涡星云并不存在于银河系之中,它们是与银河系平等的星系,这个伟大的发现,让哈勃成为美国科学家最年轻的院士,那时候他才39岁。四年后,哈勃开始着手测量星系的红移现象,由此发现一个惊人的真相,即宇宙从整体上看一定处于膨胀状态!

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图示:宇宙由许多星系组成,这些星系在 彼此分离,这一发现是宇宙大爆炸理论的根基

2、爱因斯坦的广义相对论

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图示:广义相对论推导出的宇宙引力场方程,该方程中的宇宙常数项是为了抵消宇宙的膨胀或收缩的趋势人为增加的一个常数

这一著名的发现,让哈勃注定了留名青史,当爱因斯坦得知这一发现后,哀叹“这是我毕生所犯的最大错误”。因为本来广义相对论已经暗示爱因斯坦宇宙要么在收缩要么在膨胀,不可能处于一个稳定静止的状态之中,但曾经推翻牛顿绝对时空感的爱因斯坦本人却依然被传统观念静止稳恒宇宙观所束缚。

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图示:1931年爱因斯坦拜访哈勃的天文台,亲眼见证宇宙膨胀的红移现象

为了满足宇宙的静止和稳恒,他老人家强行给广义相对论增加了一个宇宙常数项。如果爱因斯坦胆子更大一些,他完全可以先于哈勃的发现作出宇宙要么在收缩要么在膨胀的预言,当然即便没有作出这样的预言,爱因斯坦也已经足够伟大。

在上述两个理由的推动下,一些激进的理论物理学家开始提出宇宙大爆炸假说,来对宇宙的起源的进行推理,但传统观念依然认为宇宙没有一个明确的起源,即宇宙的时钟没有起点,在两方激烈争辩互相用段子嘲讽甚至进行赤裸裸的人身攻击之时,一个关键的实验证据出现了。

3、1964年,发现宇宙微波辐射背景,这是验证宇宙大爆炸假说的里程碑

1964年美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊,这两人本不是宇宙大爆炸假说的支持者或反对者,他们只是想老老实实地用射电望远镜观察宇宙,这时候他们遭遇了一个神奇的信号,无论他们如何清理望远镜,也无论他们将望远镜指向天空的任何地方,以及在任何时候使用望远镜,他们都遇到一个持续存在的永不间断的杂音,最终这两人恍然大悟,这不是仪器自己产生的噪音,这是真实存在的信号。这一发现让他们两获得了1978年的诺贝尔物理学奖,因为这个遍布宇宙各处的信号,暂时只能用宇宙大爆炸假说进行解释!自此之后,宇宙大爆炸假说成为解释宇宙的主流假说,而我们也开始相信宇宙有一个起点,物理学家还推测出了起点的时间,大约在135~139亿年前,一个蕴含可怖能量的奇点突然“爆炸”(这只是个形容词),由此形成了我们所在的宇宙,包括物质、能量、恒星、行星、星系、星尘以及暗物质和暗能量等等。

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图示:2001年威尔金森微波各向异性探测器卫星被发射到太空中,以探测宇宙微波背景辐射中小小的差异。不同的颜色代表了宇宙各个方向上原初物质和能量分布的差异。颜色越红表示温度越高,蓝色则代表低温区物质密度较低。

按照宇宙大爆炸假说,宇宙的微波背景辐射就是我们宇宙中最古老的光,这一束光最初出现在宇宙诞生大约38万年的时候,这束光中显示出的极其微小的温度涨落,对应着宇宙胚胎期物质局部密度上的细微差异,正是这些差异,决定了宇宙未来的宏观结构,是星系形成所必要的初始条件,即物质和能量在宇宙空间中轻微的不均匀分布。

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