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宇宙大爆炸之前是什么

2019-08-23 09:23:10文/崔涵

大爆炸理論是當(dāng)今學(xué)術(shù)界對宇宙起源認(rèn)可最多的一個(gè)理論,它為我們勾勒出了宇宙的輪廓。宇宙是由大爆炸產(chǎn)生的,即宇宙的誕生。但是宇宙大爆炸之前是什么呢?小編查詢整理了相關(guān)資料,一起來看看吧!

宇宙大爆炸之前是什么

黑洞白洞理論

在宇宙誕生于大爆炸的理論中,有一個(gè)非常神奇的名詞—奇點(diǎn)。理論認(rèn)為宇宙是由“奇點(diǎn)”誕生而來。而“奇點(diǎn)”它被描述成一個(gè)溫度和密度奇高,但是體積虛無的神奇小點(diǎn),在“奇點(diǎn)里”沒有空間也沒有時(shí)間。它是一個(gè)能量無窮大和體積無窮小相結(jié)合的矛盾體。對于奇點(diǎn),只是理論上的一個(gè)小點(diǎn),對它的研究本身就是一個(gè)萬古之謎。

而理論認(rèn)為宇宙在誕生之前,就存在于這樣的小點(diǎn)中,沒有時(shí)間也沒有空間。

目前宇宙中星體的最高形式是黑洞,對他的研究有助于人類探索宇宙起源的秘密。黑洞是一個(gè)密度奇大,溫度奇高,引力奇大的星體。由于超強(qiáng)的引力,它可以吞噬周圍的一切物質(zhì)包括光。它像一只只吃不拉的貔貅,瘋狂的吞噬周圍的物質(zhì)。但是黑洞在它質(zhì)量不斷增加的同時(shí),體積卻由于物質(zhì)不斷向中心塌陷而減小,當(dāng)這種坍陷小到一定程度時(shí),會達(dá)到一種平衡。即外界的坍陷力和內(nèi)部的膨脹力相平衡,這就類似于“奇點(diǎn)”。

白洞是理論上的一種星體,目前還沒觀測到。當(dāng)黑洞形成“奇點(diǎn)”之后,無法進(jìn)一步壓縮,內(nèi)部的膨脹力開始爆發(fā),這種爆發(fā)將瞬間釋放巨大的能量,將黑洞吞噬的全部物質(zhì)如數(shù)吐出,就像宇宙誕生的大爆炸一樣。白洞是一個(gè)只出不進(jìn)的星體,瘋狂的向外噴發(fā)能量。

于是有人將黑洞和白洞的更替演化稱為小宇宙。即奇點(diǎn)—白洞—星系—黑洞—奇點(diǎn)。而這無數(shù)個(gè)小宇宙的演化,組成了我們的大宇宙,大宇宙遵循著大爆炸—膨脹—收縮—大爆炸的循環(huán)。

如果你認(rèn)為黑洞是宇宙垃圾壓縮器,它們是所有原始壓縮的主要候選者,所以我們膨脹的宇宙理論上可能是另一個(gè)宇宙中黑洞的白洞輸出。白洞是一種假想的物體,它以與黑洞相反的方式活動(dòng),釋放出大量的能量和物質(zhì),而不是將其吸進(jìn)去,我們可以把它想象成一個(gè)宇宙排氣閥。一些科學(xué)家提出,我們的宇宙可能是在一個(gè)黑洞中誕生的,而我們自己的宇宙中的每一個(gè)黑洞也可能包含獨(dú)立的宇宙。

暴脹泡沫宇宙

天文學(xué)家阿諾·彭齊亞斯和鮑勃·威爾遜在1965年觀測到了宇宙微波背景輻射,簡稱CMB,雖然起初給大爆炸理論帶來了一些問題,但在1981年被暴脹理論解決,這個(gè)理論要求宇宙在大爆炸后的幾分鐘內(nèi)要以極快的速度膨脹。該理論順便也解釋了CMB中溫度和密度的波動(dòng),但是規(guī)定了這些波動(dòng)應(yīng)該是均勻的。

但是,近期的觀測發(fā)現(xiàn)宇宙并不是均勻的,一些區(qū)域的波動(dòng)明顯比另一些區(qū)域多。這也為暴脹泡沫宇宙理論提供了依據(jù),該理論認(rèn)為,暴脹不僅僅是一種擴(kuò)張的方式,它也是一種創(chuàng)造宇宙的驅(qū)動(dòng)力,它能發(fā)生一次,就能再次發(fā)生,是為永恒暴脹。我們的宇宙也許就是暴脹產(chǎn)生的一個(gè)氣泡,這個(gè)氣泡從一個(gè)奇點(diǎn)生長為我們整個(gè)宇宙。當(dāng)然這個(gè)過程可以不斷繼續(xù),最后產(chǎn)生多個(gè),甚至無數(shù)個(gè)這樣的泡沫宇宙。

振蕩宇宙理論

20世紀(jì)30年代,有物理學(xué)家提出了“振蕩宇宙”理論,該理論認(rèn)為宇宙自大爆炸起源,而后膨脹,然后在引力的作用下膨脹變慢,最后塌陷回去,然后在發(fā)生大爆炸,膨脹、逆轉(zhuǎn)、收縮和反彈,四個(gè)過程周而復(fù)始。

但是,這個(gè)理論最終淡出視野,主要原因是,按照熱力學(xué)第二定律熵增原則,該振蕩宇宙的周期會越來越長,照此反演倒退,宇宙的震蕩周期將會越來越短,其起點(diǎn)仍然是大爆炸起點(diǎn)。

火劫模型

在量子力學(xué)和相對論出現(xiàn)后,愛因斯坦晚年始終在忙著一件事——大統(tǒng)一理論,直到去世。大統(tǒng)一理論不僅是他的愿望,也是所有物理學(xué)家的終極夢想,這個(gè)夢想最終導(dǎo)致弦理論登場,弦理論后來又分為很多版本,為了更加統(tǒng)一,最終出現(xiàn)了M理論,這個(gè)理論將各個(gè)弦理論版本都收入麾下,一路向大統(tǒng)一理論高歌猛進(jìn)。

按照M理論觀點(diǎn),空間不是三維的,是11維時(shí)空,只不過多余的緯度蜷縮到了微觀世界。而在高緯度時(shí)空下,我們的宇宙空間完全可以被看作是一個(gè)三維的膜。

于是一個(gè)新的循環(huán)宇宙模型被提了出來:我們的膜宇宙跟另一個(gè)幾乎平行的膜宇宙在更高的時(shí)空緯度上發(fā)生周期性碰撞,這種碰撞反映在三維空間中就是一次大爆炸,它創(chuàng)生了真實(shí)可見的世界。在這之后,膜宇宙會在遠(yuǎn)離對方的演化過程中,通過暗能量所驅(qū)動(dòng)的加速膨脹過程將該碰撞產(chǎn)生的世界痕跡洗刷干凈,留下極為平坦的膜,為下一次碰撞做準(zhǔn)備。由于在這個(gè)模型中,宇宙創(chuàng)生是周期性的,如同鳳凰涅槃之后火劫重生,因此提出者將其命名為火劫模型。

反彈宇宙模型

過去幾年,越來越多的宇宙學(xué)家開始重新考慮另一個(gè)理論。他們說大爆炸其實(shí)可能是大反彈。有的宇宙學(xué)家認(rèn)為宇宙就像肺,不斷地重復(fù)著膨脹收縮的過程,每次都收縮到一個(gè)特定的大小,另一些人則認(rèn)為宇宙只反彈了一次,在反彈之前一直在收縮,而在反彈之后就永遠(yuǎn)膨脹。在這兩種模型中,時(shí)間都是無始無終的。

大爆炸前無意義觀點(diǎn)

對于這個(gè)問題,其實(shí)愛因斯坦和霍金都曾給出過相似的解釋,那就是討論這個(gè)問題沒有任何意義。

愛因斯坦說,大質(zhì)量天體可以扭曲時(shí)空,也就是說一顆行星的巨大質(zhì)量會扭曲時(shí)間,比如地球表面生活的人類,他們的時(shí)間運(yùn)行速度就比軌道衛(wèi)星慢一點(diǎn)點(diǎn),當(dāng)然這種差別非常微小,人們基本感受不到,當(dāng)然,質(zhì)量越大的天體對時(shí)間的扭曲作用也越大,想象大爆炸前的奇點(diǎn),它擁有宇宙中所有的質(zhì)量,那么可以推測出在那里時(shí)間趨于無限慢,等同于停止?fàn)顟B(tài)。所以討論大爆炸之前的事情沒有任何意義。

霍金的說法也類似,但他堅(jiān)持的觀點(diǎn)是無邊界宇宙模型,他認(rèn)為宇宙是個(gè)四維球面,有限但無界,就像我們地球表面一樣,我們知道地球是有大小的,但是在地球上又沒有任何界限,同理“宇宙的邊界就是它沒有邊界!”,假設(shè)你到了宇宙空間和時(shí)間的起點(diǎn)——也就是大爆炸前的奇點(diǎn),你問這個(gè)點(diǎn)以前是什么,其實(shí)這和問地球上南極點(diǎn)以南、北極點(diǎn)以北是什么一樣,都是沒有任何意義的,所以說,宇宙是沒有邊界,也沒有創(chuàng)生和毀滅,自洽自足,沒有任何第一推動(dòng)力存在。

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