大爆炸宇宙理論還是一個科學(xué)假設(shè),但這個假設(shè)經(jīng)歷100年科學(xué)檢驗,已經(jīng)有許多證據(jù)支撐,且沒有一例真正的科學(xué)反證能夠證偽。因此大爆炸宇宙模型已經(jīng)成為科學(xué)界的標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型,得到科學(xué)界廣泛的認可。
我們今天不討論這個理論正確與否,只談?wù)動钪娲蟊?,一個小小奇點,怎么會炸出一個諾大的宇
宇宙奇點是個啥玩意?科學(xué)對奇點的表述為:體積無限小、密度無限大、溫度無限高、曲率無限大。
實際上,所有的無限都是第一個無限導(dǎo)致的。因為體積無限小,我們不知道這個奇點到底有多小,當(dāng)然就無法計算出其密度,就可以視為密度無限大;而根據(jù)能量守恒定律,無限小的體積包容了巨大的能量,這種能量縮小到無限小,其溫度當(dāng)然就不知道有多高了;而曲率無限大,根據(jù)引力場方程,這個無限是以質(zhì)量為前提的,就是質(zhì)量越大,無限曲率影響的范圍越大,宇宙沒開始時,沒有時空,因此這個奇點的曲率當(dāng)然是指其自身范圍,這種無限小的范圍當(dāng)然就具有無限大的曲率了。
這個奇點到底有多小呢?肯定是比原子核還小,比普朗克尺度還小,否則就不叫小了。普朗克尺度被認為是最小尺度,量子力學(xué)認為,人類的認知能力是無法突破普朗克尺度的,因為這個尺度以下的物質(zhì)小于量子,已經(jīng)沒有意義。
原子核的直徑約10^-15m,也就是1000萬億分之一米,已經(jīng)很小了吧?但普朗克尺度為10^-35m,比原子核直徑還要小20個數(shù)量級,為1000億億億分之一米。而奇點肯定比這個還要小,否則怎么能夠稱為無限小呢?
現(xiàn)代理論對奇點的解釋是,那里是時空的終結(jié)處,是我們世界的消失處。現(xiàn)在所有的理論都在那里失效,人類無法追溯到奇點大爆炸普朗克時間之前的事物。普朗克時間是大爆炸以后10^-43秒,也就是1000億億億億億分之一秒那一剎那。
有一種理論認為,奇點其實是超時空的交會處,我們的時空從奇點處消失了,奇點膨脹到了另一個超時空去了。這就可以解釋一個小小的奇點為什么能夠爆發(fā)出那么巨大的能量,爆發(fā)出這么一個諾大的宇宙了。
現(xiàn)代對黑洞的研究,很可能有利于解開宇宙大爆炸奇點之謎。黑洞中心也有一個奇點,其性質(zhì)與宇宙大爆炸奇點相同,只是質(zhì)量完全不一樣。
有人統(tǒng)計宇宙可見質(zhì)量約4x10^53kg,加上不可見的暗物質(zhì)暗能量約為4x10^54kg。而迄今發(fā)現(xiàn)宇宙中最大的黑洞,名為SDSS J140821.67+025733.2的黑洞質(zhì)量約為太陽的1960億倍,也就是約3.9x10^41kg,是可見宇宙質(zhì)量約10000億分之一,加上暗物質(zhì)暗能量就是100000億分之一。
但黑洞奇點也是體積無限小,溫度無限高,密度無限大,曲率無限大。不同的是,宇宙曲率是在奇點外沒有時空存在的狀態(tài)下,因此真的可以說是無限大;而黑洞是存在于我們宇宙時空中,因此它的無限曲率影響是有限的,是與質(zhì)量成正比的,這個影響范圍就是史瓦西半徑。
史瓦西半徑的計算公式為:R=2GM/C^2
這里,R表示史瓦西半徑,G為引力常量,約為6.67x10^-11N·m^2/kg^2;M為黑洞質(zhì)量。
根據(jù)這個公式,我們可以計算出這個迄今發(fā)現(xiàn)的最大黑洞史瓦西半徑約5800億千米。也就是說,這顆黑洞無限曲率(引力場)只影響半徑約5800億千米的一個球狀空間。
黑洞奇點說明,不管質(zhì)量大小,奇點體積都是一樣的。黑洞奇點包含了黑洞全部質(zhì)量,而宇宙奇點當(dāng)然也包含了全部宇宙質(zhì)量。但奇點中的物質(zhì)質(zhì)量是以能量的形式存在的,這樣宇宙大爆炸就是宇宙奇點以能量形式爆發(fā),爆發(fā)的同時宇宙時空物質(zhì)出現(xiàn)了。
根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程,能量和物質(zhì)是可以相互轉(zhuǎn)換的。愛因斯坦質(zhì)能方程表達式為:E=MC^2
式中,E表示能量,單位是焦耳(J);M是質(zhì)量,單位是千克(Kg);C是真空中光速(m/s),c=299792458m/s。這個方程描述了質(zhì)量與能量之間的當(dāng)量關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量與能量的等價互換關(guān)系,揭示了物質(zhì)世界最根本的深層次規(guī)律。
圖片說明:量子力學(xué)認為奇點是量子泡沫在真空中隨機漲落的結(jié)果。
我們的世界就是在宇宙大爆炸的能量中轉(zhuǎn)化出來的。有一種宇宙歸宿理論認為,當(dāng)宇宙膨脹到一個臨界點時,暗物質(zhì)的引力將最終戰(zhàn)勝暗能量的膨脹力,宇宙將重新收縮,然后發(fā)生坍縮,從物質(zhì)世界重新回到能量世界,最終縮回成一個奇點。
這就時空通訊根據(jù)現(xiàn)有理論的推導(dǎo),給出一個奇點為什么通過大爆炸,炸出了這么一個諾達宇宙的解釋。
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