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138.2億年前,宇宙大爆炸「炸」出所有物質!那原材料來自哪?
2021/11/19
2021/11/19

在現代網路的傳播下,大眾對宇宙大爆發這個概念並不陌生。宇宙大爆炸的起點是一個質量無限大但體積無限小的一個點,這個點叫做奇點。而這個宇宙大爆炸學說的核心--奇點的概念的出現,要從1922年當時的天文學家哈勃發現的紅移現象說起。哈勃在觀察到宇宙時發現星體之間正在互相遠離這一現象。

紅移現象

結合當時的科學知識和一些已有的猜測,哈勃很快就聯想到這種現象的另一個極端,那就是時間越往回追溯,宇宙星體之間的距離越近。當這些星體之間的距離縮小到最小的時候,這個點就會像黑洞一樣,擁有無窮大的質量和密度。

之後的一系列觀測結果都驗證了哈勃的猜想。于是,哈勃定律就此誕生。其中提到的那個點在1929年被科學家喬治•勒梅特取名為奇點,而之後的科學家們還在這個定律的基礎上,根據後來的研究發現和前人的其他經驗總結出宇宙大爆炸的學說。

奇點

宇宙大爆炸學說認為,因不知名原因突然爆炸的奇點極速向外膨脹,並釋放出大量的能量和其中的各種物質。幾百萬分之一秒後,極端的膨脹結束。我們現在熟悉的這些物理學上的四個基礎力和基本粒子就是從這個時候開始相繼出現的。

30萬年過後,一片混沌的宇宙雛形中的氫元素才開始形成並組成基礎物質。在宇宙大爆炸後的幾億年後,不受持續膨脹影響的物質才在引力的作用下慢慢聚合在一起形成初始的天體。

各種粒子在宇宙本身的不斷發展和其中各種已有物質的相互影響和轉化的推進下,宇宙很快就發展成我們現在熟悉的充滿各種星系的這個樣子。

原材料來源的可能

隨著科學的發展,人類很早就意識到這個世界上沒有憑空出現和消失的東西。所以,一些科學家想要通過尋找宇宙大爆炸的原材料來源,來證明宇宙大爆炸學說的正確性。目前的人類依然無法找到這個問題的答案,同時也給人類拋出另一個難題。關于這個難題,英國科學家彭羅斯認為奇點裡的宇宙原材料來自上個的宇宙。

宇宙原材料

他們猜想之前這裡的宇宙在經過現在這樣的膨脹後,其中的物質又會逐漸開始向著同一個地方靠攏。縮小到極限的這些物質就會形成奇點。可奇點並不會一直存在。

逐漸開始不穩定的奇點最終到達臨界點後爆炸,然後向外膨脹併發展出現在我們生活的宇宙。也就是說宇宙是會通過奇點輪回的。

奇點輪回

但另一些科學家們並不完全認同這一想法。他們認同宇宙大爆炸學說,也覺得宇宙是輪回。但他們有一個新的想法,那就是宇宙輪回不是靠奇點,而是靠人類現在無法探索的黑洞。

眾所周知,黑洞是一個質量和吸引力極大的宇宙天體。這種天體中的引力大到連目前發現的速度最快的光都無法逃脫。所以,黑洞就意味著只進不出。在宇宙死亡後,黑洞就會把其中的所有物質吸入其中。

黑洞

但這個世界上所有的東西都有自己的壽命,黑洞也不例外。滅亡後的黑洞將會轉變成和它所有屬性完全相反的白洞。只出不進的白洞又會把之前黑洞吸收進去的物質全部吐出來。這些重見光日的各種物質終于能再次發揮它們的功效,那就是繼續產生新的宇宙。

白洞

無論哪種說法正確,他們都證明大部分的科學家都認為宇宙大爆炸的原材料來自上個宇宙。

探究的難點

以上兩種關于宇宙原材料來源的猜測都無法被證明,因為他們沒有辦法更加深入去解決問題。原因主要有以下兩個。第一,人類目前對宇宙有限的認知還太少。不用說更遙遠的銀河外星系,人類目前的科技甚至都無法探索完太陽系外的銀河系。

所以,科學家們很難想象宇宙中其他可能性的存在。而且無論原材料來自之前的哪裡,人類目前的科技都無法探索和驗證。從時間和空間上都找不到突破點的科學家們只能在現有的認知基礎上做出最可能的假設。

宇宙中的星系

第二,就是人類現有科學知識的限制。人類的科學知識是通過總結和研究所見所聞得出的。而我們現在的物理學是在空間和時間的基礎上研究的。可空間和時間是宇宙產生後才隨之體現出來的。所以,科學家們的研究一直毫無進展的原因很可能是人類現在對自然規律的研究程度還不夠深。就像在愛因斯坦的相對論提出之前,人們一度發現牛頓的經典力學在很多地方都不適用一樣。

愛因斯坦相對論

現在蒙在我們人類物理大廈上的「烏雲」還沒有完全被驅趕開。現代物理理論並沒有出現重大進展,物理學已經遇到了瓶頸期。未來,物理學或許將迎來新一輪的鼎盛時期,更多的新理論幫助我們揭開宇宙神秘的面紗。



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