到底是不是因为奇点,才造成宇宙发生大爆炸的?为什么会有宇宙大爆炸这是个非常简单而又非常复杂的问题,简单是因为每一个听过宇宙大爆炸...
到底是不是因为奇点,才造成宇宙发生大爆炸的?
为什么会有宇宙大爆炸这是个非常简单而又非常复杂的问题,简单是因为每一个听过宇宙大爆炸理论的人都能提出来,复杂是因为没有任何人包括任何一位科学家能在现有理论基础上回答它。
宇宙大爆炸
宇宙大问题——奇点疑难众所周知,宇宙大爆炸理论是根据美国天文学家哈勃发现的星系阶梯红移的观测结果,基于广义相对论提出来的,后来由霍金和彭罗斯通过广义相对论证明它必然来自于一个奇点,而这个奇点是所有宇宙物理规律失效的地方,无一例外,所有的已知物理规律都将失效,包括广义相对论本身。也就是广义相对论预言了奇点又同时预言了自身在奇点失效……
霍金(中)和彭罗斯(右)
也就是说我们目前没有任何成熟可靠的理论能帮助我们解释宇宙是怎样"大爆炸"的。然而虽然可靠的理论没有,不可靠的还是有的……科学家提出了一些关于宇宙创生的相关假说,虽然没有成熟的物理理论作为基础,但假装解决一下也无妨。下面我要编故事了,嗯,我…编的……
第零种力——宇宙的第一推动在很久很久以前,宇宙里什么都没有,忽然间一个能量涨落产生了一对奇点,其中一个是能量为正的奇点,为了无中生有下的总能量守恒(为0),会同时出现一个能量为负的奇点。正负奇点迅速分开并在目前未知的原因下急速膨胀,正的奇点就产生了我们的宇宙。至于那个未知原因,这可能是第零种力导致的……嗯,就是现在自然界四种力都还没产生时的相互作用力导致的……而那第零种力在奇点消失后就消失了……
膨胀的宇宙
第零种力会重新出现吗?那么问题来了,如果现在重新坍缩产生奇点,第零种力会重新出现吗?这有两种可能:
一种是必须整个宇宙恢复到宇宙大爆炸奇点时才能出现。这是最有可能的情况,因此当宇宙重新坍缩回大爆炸奇点时,第零种力将重新出现并重新引起宇宙大爆炸,周而复始……这就变成弗里德曼的动态宇宙模型里那个脉动的宇宙。
另一种可能是恒星坍缩到黑洞奇点时即可产生。然而这样问题又来了,坍缩到奇点就产生第零种力,奇点又会马上发生膨胀,这样奇点就无法形成了,重新膨胀的奇点又导致黑洞无法形成,可是我们的宇宙明明有黑洞啊……这怎么破?其实这很简单:就是正常恒星坍缩无法产生零维的奇点,因为只有完美的完全对称坍缩成球对称的史瓦西黑洞才能产生真正意义上的零维奇点,也就是它的角动量必须严格为零。然而这只是个理想状态,实际上基本无法实现,在通常情况下恒星坍缩由于存在初始的自转和非严格对称的坍缩,会产生一个带有自旋的克尔黑洞,而这种带自旋的克尔黑洞并不会形成零维的奇点,而是形成一个一维的奇环,这样就可以避免第零种力的产生……
带自旋的克尔黑洞
为什么需要这一种力?虚构这种力可以解释宇宙怎么开始,也突破了奇点的物理学禁地,我们只需要假设存在这样一种力,就能解决奇点为什么会膨胀的问题,因为只要这种力存在,它就只能膨胀……这样我们无需再知道奇点里任何其它的物理规律。
在目前的某些理论假设里,奇点处自然界的四种力还没有分离,统一为一种未知的力——超力。但这超力似乎并不能解释奇点为什么会膨胀,而且它与目前自然界的四种力相关,目前的四种力都是从超力中相继分离出来的。因此它实际上并不适合解释奇点膨胀。而如果我们假设了第零种力,那么超力就是在奇点膨胀、第零种力消失后的超高能状态下出现的。也就是说超力是宇宙大爆炸后产生的第一种相互作用力,然后随着膨胀宇宙温度急速下降后才相继分离出目前已知的自然界四种力,首先分离出的是引力,然后是强核力,最后是电磁力和弱核力。
为什么一个奇点就能炸出整个宇宙?
从恒定宇宙论到大爆炸理论宇宙恒稳态理论认为:宇宙的过去,现在和将来基本上处于同一种状态,从结构上说是恒定的,从时间上说是无始无终的。
而大爆炸理论认为:宇宙和时间的开始都源起于宇宙中一次巨大的爆炸,这一爆炸造成了现在的各大星系,而各大星系,以及整个宇宙总是处于不断变化,发展的过程之中。
神学家勒梅特在知晓宇宙是在膨胀的后,由此反推那么最开始宇宙必然是极小的点,他把这个点称为“原始点”,目前科学家把它称为我们熟知的“奇点”。当时正值科学上发明了原子弹,于是有位伽莫夫的科学家认为这个奇点就是一个类似太阳的大火球,其爆发的能量则来自于核聚变。
伽莫夫和他的两个学生经过研究后发表了一篇宇宙是起源于大火球的理论,后来有位科学家嘲笑他们说,你们这哪是什么大火球理论,明显是大爆炸炸出来的!这就成为我们熟知的大爆炸理论。
但伽莫夫和他的学生提出了三点证据来支撑他们的理论。第一、理论很好的符合哈勃定律,证明宇宙此时此刻正在膨胀当中。第二、该理论认为在宇宙初期最早形成的元素只有氢元素,随着高温高压部分氢元素会聚变为氦元素,经计算氦元素占25%左右,其余大部分为氢元素,这点早已被人们证实;
第三、宇宙大爆炸的高温会随着膨胀而降温,并且经计算整个宇宙从不透明到透明这样光子就可以传播了,我们仍然可以测得130亿多年前的宇宙微波辐射其温度为5K,这就是后来被后人证实的著名的宇宙背景微波辐射。
对于大爆炸理论目前可以说是很成熟了,但对于奇点我们又对其很陌生,只知道其质量和密度无限大,体积无限小。宇宙既然是这么小的奇点诞生的,相比宇宙我们更好奇这个点是怎样由来的。黑洞是我们熟知的天体,黑洞的属性是可以吞噬周围的万物,当巨大的恒星死亡时内部核心部分会坍塌成为黑洞。
黑洞像个贪婪的饕鬄,不断的蚕食周围的一切,不断的扩大自己的质量和底盘,它每时每刻都在喷发高能粒子流,最终可能会走向另一个局面无限喷发,将其所吸收的物质重新喷发出来,这只是科学家目前的猜测,并无依据。由此我们可以猜测,奇点可能是吞噬了大部分前宇宙,能聚成了物质、能量、温度、压力无穷大的点。
而当其积攒到最饱和的状态的时候,就会一飞冲天,其产生的爆炸效果,初始速度超过光速的几倍!也就是我们熟知的“宇宙大爆炸”的模型,奇点存在的时间必然超过了138亿年,这个模型也就支持了奇点到宇宙,宇宙到奇点如此无限循环的宇宙模
黑洞密度之大,甚至连光都不能逃脱,那么黑洞内部到底是怎样的呢?
牛顿理论和爱因斯坦理论都预言了黑洞的存在。两者预言的黑洞有所差别,但有一个共同点:任何物体和信息都无法从黑洞中逃逸出来。无论黑洞内部发生什么,我们在外面都无法得知。
这导致了一个逻辑小“泥坑”。我们无从得知黑洞里发生了什么,可我们又想知道。派个人进去看看吧,可他知道了也无法把情况传出来啊!
但这并不是说我们对黑洞里会发生什么就一无所知了。科学家们还是从理论上找到了一些端倪,大约了解了黑洞内的“景象”。
假设一个宇航员要去探测一个黑洞。这个黑洞很大。有个敢死队员驾驶宇宙飞船从外面逐渐向黑洞驶去。在跨过视界的过程中,他向远处的同伴挥了挥手,含笑进入黑洞。
外面的同伴会看到他挥手的影像。由于引力红移和延迟,这个影像将一直存在,直到永远也不会消失,但这个影像会越来越红,波长越来越长,越来越暗淡。实际上,从他的同伴看来,这个宇航员将永远也进入不了黑洞,他只是离黑洞“视界”越来越近而已。就算落入黑洞会死,但由于他永远落入不了黑洞,所以他永远都死不了。如果他出发之前买了人身亡故保险,保险公司会拒赔的。因为他还没死。这个情节在刘慈欣的科幻小说“三体”里有描述。建议去看看那本小说!这是在宇航员的同伴的视觉来看的。
而在宇航员视觉看来,则大为不同。我们假设黑洞很大,视界处的潮汐力并不大。当宇宙飞船穿过黑洞视界时,宇航员的感觉上没有什么不同。他和宇宙飞船平稳穿过视界。
穿过视界后,宇航员感觉还不错。他向后看去,发现他的同伴还在远处正为他的安危担心,他甚至还能看到天空中的星系。他肯定会好奇地向前看向那传说中的奇点。可惜他什么也看不到,因为光线不会从那里发出。但是他还是感到一些异样,因为他似乎无法控制飞船了。无论他驾驶飞船往哪个方向,飞船都被那个奇点吸引,无论他把油门踩到多大,飞船总会向着奇点的大致方向飞去。飞船离传说中的奇点越来越近。这时,他还感到身体出现异样。他躺下来换个舒服的姿势,脚冲向前进的方向,这时他感到有股力量在撕扯他,好像有一双手,分别拉着他的头和脚向两个方向拉拽。学过物理学的他明白,这是黑洞内的潮汐力在起作用。潮汐力还会不可抑制地继续增加,直到把他的身体拉成一根细细的面条。他闭上眼睛,慢慢体会这不可倒流的时光。如果黑洞足够大,这个旅程可能会非常长,长到超过他的一生,以致于在潮汐力扯细他的身体之前,他能够自然死亡。因此,他也许不会太过悲惨。但对于普通恒星变成的黑洞,这个过程只有瞬间。
上面这个过程的描述当然只是一种观点,也许有些人会有不同意见。就连霍金也提出另外一种景象。他认为,黑洞只是一个“时空弯曲到自身的一个独立空间”。由于弯曲到自身,黑洞内任何物质都跑不出来,因为无路可逃。就像黑客帝国中男主进入地下铁路,那是一个死循环。在黑洞内,时空无边无际,向任何方向无限运动你都找不到边界(所以你也出不来)。但其内部空间仍然是有限大小的。当你看到“有限而无边”这些字眼想到什么?对了,我们的宇宙。我们的宇宙就被科学家描述为“有限无边”,你向任何方向以任意快的速度前进,你都找不到宇宙的边界,你既冲不出宇宙,也撞不到特朗普修的边界墙上,但科学家告诉我们宇宙又是有限的。难道,我们的宇宙就是一个黑洞?!说不定,也许是,也许不是。
做为科普爱好者,目前也只能猜测一下下而已。真想研究,去搞懂相对论吧,去搞懂弦论吧,去学习黎曼几何吧。这些大概还都是基础知识,因为最终答案还没有出现!
黑洞不发光,黑洞不是洞,外部看不到,里面什么也没有,只有当它吞噬物质时才会闪耀光芒,它的宏大的吸积盘,每天吞噬的物质相当九十个地球,进入黑洞的物体在到达极限后会化为灰烬。
黑洞里的任何物质,甚至光都不可能逃离,不是因为它的密度大,而是黑洞的可以吞噬一切的吸引力,现在天文学家们通过射电望远镜发现了黑洞的踪迹,并且拍下了图像,但那不是黑洞内部的图片,只能说是黑洞的吸积盘在吞噬别的物质时,别的物质以极快的速度进入事件视界,通俗的讲就是在要进入黑洞内部的入口处,会相互碰撞,激发出强烈的射线,这些射线在即将进入黑洞前逃离了黑洞,进入广袤的宇宙,射电望远镜发现了这些射线,由于黑洞每天都在吞噬这周围的一切,
这些射线就会源源不断的发出来,天文学家们最终通过这个射线源锁定了一个黑洞的位置,具体的黑洞是什么样子还是未知的,就像桌面上有一块磁铁,磁铁周围一定有磁场,但我们用眼睛看不到磁场,
只能通过各种方法来验证,黑洞就是这样的,任何进入事件视界的物质不可能从这里逃离,黑洞的中心的万有引力几乎无限大,进入的物质越接近中心速度越快,以至于可能会超越光速,巨大的引力覆盖的范围很大,所以黑洞的内部是很大的,黑洞并不可能是个洞,应该是个球状的,它的内部从事件视界边缘到中心点几乎是空的一样,只是吸附进来的物质的通道,这些物质源源不断的快速的奔向中心点,直到最终撞到中心点上,巨大的能量应该会引发爆炸的,但无限大的引力牢牢掌控住了一切,物质被几乎无限大的压力往中心点挤压,密度几乎无限大,一颗巨大的恒星假如进入事件视界的话,前后巨大的引力差瞬间超越洛西极限,恒星在极短的时间内,可能会小于普克朗时间,就粉身碎骨了,所有的碎块只要体积在这样的强吸力下能达到洛西极限的,继续分裂,越接近中心点,达到洛西极限的物体体积就越小,因为引力在无限的增大,碎块的体积继续分裂,后来可能会小于普克朗长度,最终在中心点上,由于密度无限的增大,这颗恒星最终变成一粒齑粉般压在中心点上,几乎没有了体积,但密度大的惊人,谷粒般大小的物质的质量就可能是千百个太阳系的总质量!黑洞就这样乐此不疲的吞噬着一切,它会慢慢移动,总有一天,当中心点聚集的物质足够多,中心点的高温高压最终会强过黑洞的巨大的万有引力,黑洞毁灭了,发生了一次剧烈的大爆炸,爆炸当量惊人,超过几百个超新星爆炸的总和,只是想等到那一天,也许要几十亿年!
黑洞就是一个洞,里面是空的,东西从这边进入,毕竟要从另外一头出去,只是我们现在还没有发展黑洞的出口。
进去看看就知道了。如果你能进去并且出来[捂脸]还有个办法。让特异功能者暝视一下!
首先说一下什么是,黑洞质量无限大,它就像一个重物压在平整的床单上,床单上就会向下的凹陷床单上的其他物体也会向凹陷处一定,而黑洞就像苹果一样吸引着其他物体进入黑洞,进入黑洞的物体会被无限的拉长,破碎没有什么物体可以达到黑洞的尽头对于黑洞底部比较广泛的说法是黑洞连接着不同的时空。
这只是个人观点
我个人的看法是,黑洞“内”的物质密度不会比“外”部的密度更大。黑洞,并非我们从“外”部看起来那样空间狭小又聚集大量物质。没有一个时空真正是黑洞“内”,也没有一个时空真正是黑洞“外”,所谓内外其实浑然一体的,“黑洞”只是一个相对的概念。
极端条件下,有可能形成危险的“裸”奇点,它也许已经在宇宙中了
奇点的引力是无限强的,物体被拉向奇点的速度比光速还快。在奇点附近,任何物理学定律都将失去意义,奇点的引力强大到足以把任何东西都吸进来,在这个点上,你必须以超过光速的速度才能逃脱。但幸运的是,根据主流物理学理论,任何一个吞食宇宙物质的物体都被一个“事件视界”所包围着。那么如果一些黑洞是赤裸的,完全没有“事件视界”呢?
自从人类第一次发现黑洞的存在,科学家们就想知道,是否有可能在没有相关视界的情况下形成一个奇点,一个所谓的“裸奇点”。 裸奇点将是一种非常危险的天体,所有我们已知的物理知识在它面前都毫无意义;如果裸奇点存在,它们必定是极为罕见的天体。我们只知道一种确定的形成奇点的方式,那就是当一颗巨星耗尽燃料并自我坍塌,在这种情况发生时,奇点自然会有一个事件视界。
裸奇点理论让物理学家们感到非常担忧,他们推测宇宙中应该是不允许有裸奇点存在的,但广义相对论中似乎又并非如此,虽然只有在最极端的条件下,才有可能形成裸奇点,比如一个黑洞在旋转时,它可以形成第二个视界,并坐落在第一个视界的内部。黑洞旋转得越快,这些视界就越接近彼此,如果它旋转得足够快,两个视界会发生“抵消”现象,一个裸奇点就诞生了。但到目前为止,科学家们还没有发现任何旋转速度快到足以暴露其奇点的黑洞。
据11月12日发表在某科学期刊的一篇论文描述,一位理论物理学家通过研究裸奇点是否会以其他方式显现出来时说道,黑洞有一个共同特性,当气体和尘埃落在一个致密的物体上时,这些物质会扁平成一个圆盘,然后一直向下汇集,也就是我们所说的吸积盘,事实上,这就是人类知道宇宙中绝大多数黑洞存在的方式,裸奇点也很有可能符合这一特征。
大多数关于裸奇点的理论研究都假设该物体是孤立存在的,很可能一开始方向就错了,吸积盘与黑洞(或裸奇点)不是完全分离的。圆盘本身有它自己的引力,它可以扭曲中心的致密物体,这种扭曲反过来影响了物体周围的重力环境,微妙地改变了物质向内旋转的路径,所以裸奇点周围的吸积盘要比黑洞周围的吸积盘亮得多。
虽然裸奇点的最新研究理论和识别、寻找方法已经初具雏形,但我们目前的科学设备暂时还不能分辨其中的差异,只有等最新的仪器、一个升级版的视界望远镜出现,才能对此理论做进一步的检验。届时,如果裸奇点理论是正确的,那么它将是物理学上的重大发现,而对已确认的裸奇点周围环境进行更详细的研究,将揭示宇宙一些最深处的奥秘。
如果把黑洞看做是一个奇点,那是不是会在N年后产生大爆炸,形成宇宙中的宇宙?前提是宇宙大爆炸城成立。
因为宇宙是时间、空间、物质的统称。而即便黑洞的终结是又一次大爆炸,但它只是喷发出物质,而不能产生时间和空间。所以也就不存在形成“宇宙中的宇宙了”。
另外,关于黑洞的终结形式,现在理论上有不同的说法,比如“蒸发论”,也就是当黑洞到了一定的形态,就会开始一个不断“蒸发”的过程。继而使黑洞自身的质量越来越小,温度越来越热,它的能量在空间散失,最后就爆炸和消失了。但这个过程是需要一段较长的时间的。比如根据2021年,天文学家们观测到有观测记录以来的规模最大的一次黑洞爆炸,每年从黑洞里喷出的物质大约相当于400个太阳的质量。而根据大爆炸理论,奇点的爆炸几乎是一瞬间就完成了。这也是它跟黑洞爆炸最大的区别之一。再比如“白洞理论”,该理论认为,在我们存在的宇宙中,被“吸入”到黑洞内的物质,会在另一个维度(或平行)宇宙中,以“白洞”的形式释放出来。加之,黑洞内的时间几乎是停止的。因此,黑洞将“长期”存在~
再者,据美国物理学家组织网站报道,美国理论物理学家劳拉·梅尔西尼·霍顿在《在线物理学知识库ArXiv》发表文章称,她已2021年9月28日,运用数学方法证明了“黑洞是不存在的”。一旦她的观点被科学界论证是正确的,不仅大爆炸理论可能会因此而被推翻,甚至于现代物理学对于宇宙的起源学说都将被完全颠覆!
哪里来宇宙中的宇宙。
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