宇宙起源的方式要改写?诺奖得主彭罗斯:宇宙或许在无限循环

星空承载梦想 2023-12-31 09:10:47
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人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,根据科学家的研究得出,人类诞生于200多万年前,当时地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物,有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类就是由陆地生物猿类进化而来的,在大约200多万年前,猿类生物生活在地球上,当时地球上还生活着很多其它凶猛的生物,猿类生物为了能够长久的发展下去,于是它们选择了群居生活,群居生活不仅仅能够促进彼此之间相互交流的机会,还能够有效的抵抗外来侵略者,频繁的交流能够使猿类的大脑变得越来越聪明,由于猿类长期在一起交流,所以猿类的大脑变得越来越聪明,最终成功进化为人类。

现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?宇宙到底是如何诞生的?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,根据科学家的研究得出,我们的宇宙诞生于138亿年前,在138亿年前,有一颗奇点发生了爆炸,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,这个点爆炸以后,我们的宇宙快速的向四周膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在所看到的样子,宇宙中的天体都是在宇宙大爆炸之后形成的,我们的地球也不例外,看到这里,可能有一些朋友会产生一个疑问,就是大爆炸理论是如何推测出来的?

其实大爆炸理论并不是科学家凭空猜测出来的,而是有很多科学依据,第一个依据就是宇宙膨胀,一直以来,人类都认为我们的宇宙是静态的,这个想法一直持续到1917年,当时爱因斯坦利用广义相对论提出了静态宇宙模型,最终得出了一个叫做爱因斯坦场方程,通过这个方程,他最终计算出一个有限、无界、静态的宇宙模型,爱因斯坦将宇宙理解为静态的原因实际上并不是完全的遵守他自己的广义相对论算出来的,而他本人跟随着前人的观点认为宇宙的存在必然是静态的。毕竟在那个时候人类眼中的恒星是不会动的,爱因斯坦当时为了使他自己通过广义相对论演变而来的爱因斯坦场方程计算出来的宇宙成为一个静态宇宙,他就在这个方程里面加入了一个修正项进去,而这个修正项名为宇宙项。

加入修正项后,他的爱因斯坦场方程计算出来的宇宙变得安静了,但是在1912年罗威尔天文台科学家维斯托.斯里弗获得了第一批漩涡星云和之后被识别为其它星系的光谱,斯里弗发现,大部分漩涡星云光谱的谱线向长波方向位移,它们的红移意味着正在远离我们,后来在1929年,哈勃发表了里程碑式的论文,描述了他发现的初步结果,哈勃发现,星系的红移随着距离的增加而显著增加,所有的星系看上去都远离我们,越远的速度越快,这一观测结果暗示了可观测宇宙的体积正在膨胀,这就是哈勃定律,宇宙膨胀的理论提出来之后,很多科学家都不敢相信,因为这个理论打破了人类的传统认知。

不过科学家经过多次研究发现,宇宙膨胀的理论是正确的,宇宙膨胀的理论正好证明了宇宙大爆炸的说法,宇宙膨胀就类似于炸弹爆炸,炸弹爆炸之后,碎片会向周围飞溅,这就和宇宙膨胀的现象差不多,除了这个证据之外,科学家还通过了电脑模拟出了宇宙微波背景辐射的现象,宇宙大爆炸之后的余晖,到现在依然存在,而且存在于宇宙中的每一个角落,宇宙大爆炸产生的第一缕光线经过138亿年的时间,加上宇宙膨胀的过程中一直拉伸光线,到今天光线早已经被拉伸成我们看不见的光波,不过我们还能够感知这种微波的存在,比如说我们小时候看到黑白电视,当黑白电视没有信号的时候,会出现大量的雪花,这其实就是宇宙微波背景辐射造成的。

除了这两个证据之外,科学家还通过元素丰富证明了宇宙来自于大爆炸,大爆炸宇宙模型,把138亿年前大爆炸开始那一刻,从普朗克时间(10-^44s)开始,描述了宇宙演化的整个过程。宇宙时空从大爆炸的纯能量中出现,然后出现了四种基本力,在极高温度密度下,渐渐冷却,一直到38万年后才出现了中性原子,光才能够脱耦而出。根据科学家的研究发现,宇宙中最早的时候只有氢元素和氦元素,还有非常少的锂元素,随着恒星的生成,核聚变反应以及超新星爆发,重元素才能够慢慢的增多,目前宇宙中的元素依据是以氢和氦元素为主的,其它元素只占到百分之一左右,这些元素丰富基本上符合大爆炸宇宙模型的预期,通过这些证据能够证明我们的宇宙诞生于大爆炸。

虽然宇宙大爆炸理论目前在科学界已经成为了主流理论,但是依然有很多科学家不相信大爆炸理论的观点,毕竟宇宙大爆炸理论还存在一定的漏洞,比如说宇宙大爆炸诞生于奇点,奇点是一个质量无限大、能量无限大、热量无限大、密度无限大、体积无限小的点,但是在我们现有的物理学当中,根本不存在无限大或者无限小的物质,到现在为止科学家也无法解释这个奇点是如何诞生的,前段时间著名的物理学家罗杰.彭罗斯在出版的一本书中提出了一个猜测:他认为宇宙并不是来自于大爆炸,而是在不断循环中诞生的,并且他还提出了共形循环宇宙学,简称为CCC,这其实是广义相对论下的一个宇宙模型,在这个模型当中,宇宙经历了无数次的循环。

如果按照这个观点来看的话,那么宇宙中的黑洞最终会吞噬宇宙中的一切物质,所有的粒子最终都会消亡,当宇宙中的一切物质都被吞噬之后,留下的只有能量,而这个能量可能就是奇点,当这个能量受到某种扰动之后,宇宙就会再次爆发,从而进入一个新的宇宙循环中,如果按照这个逻辑来看的话,宇宙并不是和我们想的那样,宇宙是一个不断爆炸、消亡、继续爆炸、诞生、死亡的循环过程,除此之外,彭罗斯还计算出了一定量的引力辐射,能够穿越宇宙的边界,他认为这种额外的引力辐射能够解释观测到的宇宙加速膨胀,虽然这仅仅是彭罗斯的一种猜测,但也是有一定道理的。在2020年诺贝尔物理学奖最终颁发给了三位对黑洞有重大发现的科学家。

彭罗斯就是其中一位,在爱因斯坦去世10年后,也就是1965年,彭罗斯用新的数学概念证明了黑洞可以形成,而且在黑洞的中心,存在一个奇点,在那里一切已知的自然定律都会崩溃,这个开创性文章至今依然是被视为自爱因斯坦以来对广义相对论最重要的贡献,而且彭罗斯还指出在宇宙微波背景中奇怪的同心圆,宇宙微波背景展示了一个从各个方向观察都几乎相同的宇宙,同时平均温度差不多都为3开尔文,但是有一些点的温度和其它部分不同,这些波动最终产生了组成星系以及其它宇宙结构的物质团,这些圆圈是前大爆炸活动的切实证据,他表示圆圈是由前大爆炸时代的超级黑洞膨胀所产生的,碰撞还能够爆发出巨大的能量来。

爆发会在均匀球形引力波中向外辐射,当它们进入我们的时代时会在宇宙微波背景上留下与圆圈痕迹,根据他的研究报告得出:目前一共发现了12个同心圆辐射印记,其中有五个环具有非常特别的意义,分别对应着宇宙演化历史上的五次大规模事件,出现星系团附近的神秘圆环的变化幅度在背景辐射上看却显得非常低,简单来说,在彭罗斯的研究当中,我们的宇宙将出现一种全新的循环模式,彭罗斯表示,新的循环理论意味着黑洞将消耗掉宇宙中的一切物质,并且发生相互碰撞,最终导致宇宙在一次的爆发,在彭罗斯的CCC理论当中,他将宇宙大爆炸+膨胀的双曲面时空结构,映射成貌似柱面的形状。也就是说,在大爆炸的时间点,原来密集缩小的空间被变换拉伸了。

在他的这个理论当中,没有否定大爆炸是宇宙的开端,不过如果他的理论能够成立,那么将会颠覆标准宇宙模型,将会让整个科学界震动,除了彭罗斯的猜测之外,韦伯望远镜也似乎观测到了宇宙并不是来自大爆炸的证据,韦伯望远镜是继哈勃之后的新一代大型天文望远镜,发射升空之后,韦伯望远镜传回了第一批5张照片,第一张被命名为韦伯第一深场,这是迄今为止人类看到的最遥远、最清晰的宇宙图像,其中一些星系的光线进行了130亿年,才到达了韦伯望远镜的镜面,这就意味着韦伯捕捉到了宇宙诞生初期的景象,随后几张的照片中,韦伯找到了一颗有水的地外行星,距离我们1120光年,它还拍到了单个恒星诞生的镜头,以及几个星系剧烈撞击的场景。

相比于其它太空望远镜,韦伯望远镜的优势很大,哈勃望远镜的口径是2.4米,韦伯望远镜则达到了6.5米;哈勃的接收面积是4.5平方米,韦伯一下子升级到了25.4平方米。望远镜的口径和接收面积越大,观测就越灵敏,更容易发现暗弱的、遥远的目标。哈勃望远镜距离地球只有600公里,属于低轨道。而韦伯望远镜要飞到离地球150万公里外的拉格朗日L2点,这个地点比月球还远上三四倍。在这个位置能够看到更遥远的星系,不过韦伯望远镜所在的这个位置,需要很高的科技水平,这里的温度基本上接近绝对零度,望远镜的镜片厚度如果不均匀,那么在热胀冷缩的时候就可能出现破裂的危险。这就对镜面平整度的要求非常高,这个误差精度是一张A4纸厚度的万分之一,在加工工艺上面是一项挑战。

科学家通过韦伯望远镜的观测数据发现,138亿年前的宇宙大爆炸好像没有发生。根据《arXiv》刊载的一项新研究,标题开头甚至写了恐慌,科学家AllosonKirkpatrick表示:现在我发现自己凌晨三点醒着躺在床上,想知道我做的一切是否都是错的,韦伯太空望远镜发现了6个特殊的星系,它们大概在宇宙大爆炸后5到7亿年就形成了,科学家经过研究发现,其中有一些星系中的恒星,质量大约是太阳的100亿倍,按照大爆炸的理论来看,在大爆炸5亿年后,宇宙中的环境还不稳定,不可能在这么短的时间内形成这些恒星,这6个特殊的星系和百分之99的现有宇宙模型存在矛盾,科学家将其称为是宇宙规则的破坏者,这对现有宇宙大爆炸理论提出了挑战。

如果这个证据能够被证实,那么意味着我们对早期宇宙演变的历史认知是错误的,不过现在谁都不能够确定宇宙到底是如何诞生的,虽然科学家现在无法确定宇宙诞生的原因,但是科学家认为,宇宙一定会有终结的一天,毕竟世间万物都有灭绝的时候,宇宙也不例外,只不过宇宙的寿命比我们想象的还要长,关于宇宙的结局,科学家提出了三种假设,分别是大撕裂、大冻结、大挤压。大冻结理论认为,在遥远的未来,宇宙的膨胀速度将逐渐加快,导致所有的物质和能量分散开来,最终达到一个永恒的、几乎完全静止的状态,大冻结理论并不是凭空出现的,它是基于我们对宇宙演化的理解,利用物理学和天文学领域的研究成果,宇宙膨胀的速度加快,而不是减缓。

这一点与大冻结理论的预测相吻合。另一方面,理论还预测,宇宙的最终命运将由两种力量——引力和膨胀力——之间的平衡决定。如果引力足够强大,它能够克服宇宙的膨胀力,那么宇宙可能会停止膨胀,并开始收缩。如果引力不足以克服膨胀力,那么宇宙将永远不会停止膨胀。这就是大冻结理论的基本原理。大撕裂理论认为:从宇宙诞生开始,宇宙就一直都在膨胀,新的空间被均匀的创造出来,星系之间的空间在不断的膨胀,所以他们在不断的远离,星系内部的空间也不断扩张,但是在星系内部,引力足以使得里面的天体聚集在一起,在大解体的时候,宇宙中的膨胀将会一直加速到宇宙膨胀的速度不能由引力进行补偿的阶段,这样的结果就是大撕裂。

不过只有星系这样的巨大的天体结构才会被撕裂,是由于单个物体的空间快速膨胀,最终,宇宙空间的膨胀速度会远超光速,这时,原子也会受到其影响,开始分裂。一旦宇宙的整体膨胀速度超越光速,宇宙中的任何粒子都将无法与其它粒子进行相互作用,宇宙会分解成为无数个孤零零的粒子,它们在这个诡异和永恒的宇宙中将永远不会接触到其他任何物质。宇宙最终会孤独的灭亡,大挤压理论认为:我们的宇宙不可能一直膨胀下去,宇宙之所以到现在还在不断的膨胀,是因为宇宙大爆炸所产生的能量还没有完全消耗完,如果宇宙大爆炸所产生的能量完全消耗完,那么宇宙就会开始收缩,从最小的夸克到最大的星系,都会被压缩成一个极小的点。这个过程与大爆炸相反,更像是宇宙垃圾桶压实机。

当大挤压发生时,宇宙的物质密度会以指数级增加,导致灾难性的崩溃。星系和星系盘合并在一起,恒星之间会频繁地碰撞,宇宙微波背景辐射会转向光谱的南端,恒星无法再向外辐射热量,宇宙会变得越来越热,最后恒星会蒸发烟灭。最终宇宙会被挤压成一个奇点,这个奇点就是宇宙大爆炸之前的奇点,当这个奇点受到某种外力的扰动时,奇点会再次爆炸,新的宇宙就会诞生,不过这些也都是科学家的一种猜测,真相到底是什么样子的?目前科学家还在积极的研究当中,不过就现在的科学理论来看,我们的宇宙确实在加速膨胀,根据科学家的观测得出,宇宙膨胀的速率和星系距离我们的远近有关系,当星系和我们之间的距离每增加326万公里,其远离我们的速度就会增加每秒67.8千米。

实际上,那些我们目前观测到的那些100亿年前的古老天体,由于宇宙加速膨胀,它们现在与我们的实际距离已经远超100亿光年。根据宇宙膨胀速率进行推算,当星系位于距离我们144亿光年范围以外的地方,其远离我们的速度就超过了光速。不过这并没有违反相对论,因为天体的实际运动速度并没有超过光速。由于没有物体的运动速度能够超越光速,包括信息也不可能,因此在这个范围以外的天体,已经跟我们失联了。我们现在只能观测到它们在几十上百亿年前发出的光,而其现在发出的光由于距离太过遥远,加上宇宙还在加速膨胀,再也没有抵达地球的可能。如果宇宙一直加速膨胀下去,各个星系团或者星系之间的距离会越来越遥远,到时候它们之间不再会有物质交换等联系,都将成为宇宙中的孤岛。

不少科学家猜测,宇宙膨胀的原因可能和暗物质有关系,按照目前的宇宙学模型研究表明,我们所能够看到的一切物质其实仅仅占整个宇宙的百分之4.6,还有百分之24是无法看见的物质,这种物质被称为是暗物质,暗物质和普通物质最大的区别就是它完全不可见,既然这些物质看见,那么我们是如何知道它们存在的?在17世纪的时候,牛顿提出了万有引力定律,他认为引力的大小和每个物体的质量总和成正比,和他们之间的距离的平方成反比,在1933年的时候,科学家兹维基通过光谱分析了后发座星系团内的星系运动速度,分析结果显示星系团中星系的弥散速度太高,按照平方反比定律,这些星系并不会聚集成群,它们应该相互飞散才对。

而这似乎违背了万有引力定律,于是兹维基认为在后发座星系团内肯定还有其他我们没有发现的物质提供额外引力,其质量是可见物质的百倍以上,这种额外物质就是科学家所认为的暗物质,由于目前科学家不知道暗物质到底是由什么组成的,所以科学家只能够通过引力透镜效应来发现它,引力透镜是爱因斯坦广义相对论中预言的一种现象,目前已经被科学家证实了,其原理就是当一束来自遥远星系光线经过大质量物体的时候会发生弯曲现象,形成类似凸透镜的汇聚效应,通过哈勃望远镜观测的数据,正是因为发现了很多星系出现了扭曲,从而间接的证明了暗物质的存在,科学家认为暗物质能够释放出一种巨大的能量,这个能量就是暗能量。

暗能量被认为是填满整个宇宙的一种能量形式,其特点是压力为负值,导致宇宙膨胀的力量超过了引力的作用。暗能量的存在可以解释为什么宇宙膨胀加速并持续不断。尽管我们无法直接观测或量化暗能量,但科学家们通过各种间接观测和实验得出了对它的一些性质的估计。暗能量被认为占据宇宙总能量的约70%,使宇宙的膨胀速度逐渐加快。暗能量的性质和来源仍然是科学界的一个谜团。一种可能的解释是,暗能量是由于真空的量子波动产生的,这被称为“量子波动暗能量”理论。另一个可能的解释是暗能量与时空的基本属性有关,它可能是一种新的物质或场。科学家经过研究发现,暗能量不仅仅能够推动宇宙的膨胀,还能够控制天体的运动规律。

科学家发现,在星系的中心基本上都存在一颗超大质量的黑洞,黑洞相信很多人都知道,它的引力非常巨大,越是靠近黑洞中心的物质,所受到的引力影响就越大,但是越是远离星系中心的物质,它们所受到的引力影响就会越小,而产生的离心力会越大,按照这个理论来看的话,那么星系边缘的物质应该会被离心力甩出去才对,为什么宇宙中星系边缘的物质还能够稳定的围绕星系转动?科学家认为这就是暗能量在控制着天体的运行,它能够牢牢地抓住天体,使得天体不会被离心力甩出去,虽然这些目前都是科学家的猜测,但是未来随着人类科技的进步,说不定人类能够找到暗物质和暗能量。如果我们能够找到暗物质和暗能量,或许我们就能够解开宇宙诞生的奥秘。

小编认为,人类是地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,到现在人类文明仅仅发展了几千年,在如此短暂的时间内,人类能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度非常快,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来人类一定能够解开宇宙诞生的奥秘,同时也能够找到宇宙中更多神秘的物质,小编希望人类能够早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

1 阅读:533
评论列表
  • 2024-01-01 02:31

    什么乱七八糟的的东西!宇宙是有边界的!宇宙只是大一点的球!宇宙是通过吸收混沌宇宙的世界之力运转的!还有宇宙也不是爆炸出来的!而是主宰在混沌宇宙找到的世界之心慢慢培养出来的!

  • 2024-01-05 14:56

    生与死轮回不止,强者生弱者死。

  • 2024-02-09 21:37

    都说宇宙大爆炸是因为宇宙在膨胀,但是有没有考虑到另外一种可能?宇宙在被另一个强大的黑洞在拉扯?因为我们在宇宙之内所以在我们看来宇宙是膨胀的,但从整个宇宙的外面看宇宙其实是在被另一个强大的黑洞在拉扯?如果这个可能是成立的,那么宇宙大爆炸根本就不存在!而且这也符合为什么膨胀的速度为什会越来越快,因为离黑洞越近引力越强,所以被拉扯的速度就越快![啤酒]

  • 2023-12-31 11:20

    文章太长了……

  • 2024-01-16 06:30

    绝对时空是真理,相对时空是创造假说,是悖论欺骗。………数千年的绝对时空观,被骗子斯坦创造假说祸害了(相对时空—相对论,由此演绎出质能方程,狗屎变核弹方程)。………任何空间位置都是唯一的处处不同的不断变化的,如何空间相对?近似的空间相对应用不可能得到确定性真理(惯性系和pi都是美好抽象)。意识时间有绝对顺序,如何相对?改变时间方向?改变时间参考点?将古罗马移动到未来?如何抹去遗存和记忆???

  • 2024-01-03 07:36

    黑洞能吸收宇宙中的一切,那么黑洞又是怎么形成的?

  • 2024-01-11 19:37

    宇宙就是在天上中的“星球”与空间组成称为宇宙!起源与毁灭是指:星球的能源耗尽;炸毁,或空间破碎。重生是指:各星球再组合质量演变

星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章