宇宙并非永恒,英国物理学家认为:宇宙将在黑洞中不断毁灭重生

在晴朗的夜晚仰望星空,满天繁星总能让我们感慨人生的短暂和宇宙的辽阔深邃,遥远的深空存在着数不清的星体,自宇宙大爆炸以来,空间中就不断产生天体,散落在各个角落,地球也是其中之一。

在人类的认知中,万物都有始有终,那么宇宙也是同样如此吗?

现代物理学告诉我们,宇宙起源于138亿年前的宇宙大爆炸。在宇宙大爆炸之前宇宙是什么样子,我们现在的宇宙也会灭亡吗?

对此,牛津大学数学家兼物理学家罗杰.彭罗斯爵士认为,我们的宇宙并不是唯一的宇宙,在此之前还有无数个宇宙,也就是说宇宙实际上正在循环。

科学就是在推翻中前进,早在100多年前,物理学界普遍认为宇宙是静止的。即没有开始的起点,也没有结束的终点,它一直都是我们现在看到的样子,该理论得到了广泛认同,连爱因斯坦也不例外。

在广义相对论中,爱因斯坦推导出了著名的重力场方程,但在最初的方程中,宇宙整体在随着动态的时间变化,向内挤压或向外膨胀,这显然不符合当时的认知,于是为了使宇宙静止,爱因斯坦在方程中加入了宇宙学常数。

但就在次年,著名的天文学家哈勃在持续观测河外星系时发现,大多数的星系都在光谱中展现了向红端偏移的特征,这表明那些星系都在远离我们,且距离越远,速度越快,如果我们回溯这些星系的运动轨迹,就会发现在过去的某一刻,宇宙中的所有物质都交汇在了一起。


经过大量的观测与计算,科学家得出空间中的所有物质和能量都在138亿年前交汇于一个极小浓缩体。它的体积无限小,密度却无限大,有一个我们熟知的名字:奇点,奇点的温度和质量也达到无穷,在高温高压下就诞生了宇宙中最绚丽的烟火:宇宙大爆炸。

这就是宇宙的开端,但开端之前是什么?

在宇宙不断膨胀的趋势下,宇宙最后又会走向何处?

宇宙有起点,就必然也有终点。空间中的能量有限,当能量消耗完后,宇宙就不会继续膨胀,此时科学家提出了两种观点:大撕裂和大收缩。

宇宙中有许多耀眼的天体和星系,但那并不是宇宙的主要组成部分,占据了宇宙大部分质量的其实是我们看不见的暗物质,有些研究表明,宇宙在以越来越快的速度膨胀,这意味着暗物质的密度可能也在不断增加。

当暗物质的密度达到阈值时,它就会战胜宇宙中四种基本作用力,将宇宙间的所有物质全部撕裂。

大收缩则认为,当宇宙膨胀到一定极限时,向外扩张的能量会小于向内收缩的引力。宇宙宇宙膨胀的过程被颠倒了过来,宇宙在引力的影响下开始不断向内收缩,最后将一切物质重新汇聚成一个点。

彭罗斯没有认同以上两种主流学说

2020年,年近90的罗杰.彭罗斯获得了诺贝尔物理学奖。获奖不久后,他发表了一篇名为《微波辐射中存在霍金点的明显证据》的论文,他在论文中提出明确的提出,他认为宇宙的确是由大爆炸而来,但这种大爆炸不止一次,而是在不断循环的,并且每一次的诞生与死亡都和黑洞有关。

我们在上文中提到过,宇宙起源于奇点,其实彭罗斯也这样认为,只不过奇点是黑洞中的奇点。

黑洞的本质就是一个拥有超高质量的奇点,大质量恒星晚年坍缩时会形成超新星,超新星爆发后会诞生密度极大的中子星,或是直接成为幽灵般的黑洞,宇宙中有数不清的黑洞,它们或是处于休眠状态,或是在吞噬周围的一切物质,当两个黑洞靠近时,就会形成更大的黑洞。

彭罗斯认为,宇宙中的所有物质最后都会被黑洞吞噬,无论黑洞吞噬了多少物质,黑洞深处的奇点都不会变大,永远只有一个点的大小,只有质量和密度在不断增加。

当奇点的质量和密度达到极限时,就会发生大爆炸,将曾经吞噬的物质抛洒向太空,这些逃离的物质互相作用,冷却凝结成一个个新的恒星和天体,开启新一轮的宇宙循环。

这并非伟大物理学家的疯狂猜想,而是有实质性证据的支持。

彭罗斯在宇宙中发现了30个温暖的天空点,为了纪念史蒂芬.霍金,他将这些点称为“霍金点”。2018年,彭罗斯指出宇宙微波背景中的辐射热点可能由蒸发的黑洞产生,此前霍金也出黑洞会泄露宇宙辐射,并最终被蒸发。

彭罗斯从普朗克卫星的宇宙微波背景辐射中找到了30个霍金点,通过对霍金点的研究,他发现这些物质都携带了宇宙大撕裂时代留下的信息,在彭罗斯的描述中,可以了解到这些霍金点是上一个宇宙发生爆炸时,超大质量黑洞蒸发后的结果。

数据显示,那些黑洞的直径都大于月球直径的8倍,且每一个黑洞都拥有难以想象的质量。

对此彭罗斯认为,黑洞就像宇宙信息的记录者,这些霍金点的数据各不相同,说明宇宙不止发生过一次大爆炸或大撕裂,它们应该是一种共性循环的状态。

显然,我们目前没有能力直接证明彭罗斯的猜想,在茫茫的宇宙中,人类的力量过于渺小。但只要我们在探索的旅程中多踏出一步,对人类来说都是弥足珍贵的。

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页面更新:2024-02-06

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