宇宙起源于無限小的奇點,那麽奇點的外面又是什麽?

星空承載夢想 2024-05-05 08:36:34
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宇宙是我們所生活的空間和時間的總稱,它包含了無數的星系、恒星、行星和其它天體,以及能量和物質,宇宙到底是如何形成的?科學界普遍認爲,宇宙是由一次大爆炸引發的,大爆炸是指在138億年前,一個極小的,極熱的、密度極高的點突然爆炸,釋放出巨大的能量和物質,導致宇宙開始膨脹和冷卻,並且逐漸形成了我們今天所看到的各種結構,這一理論並不是科學家憑空猜測出來的,而是通過一些理論是根據觀測到的一些證據提出的,比如說宇宙中存在的微波輻射、星系紅移等,宇宙背景輻射是來自宇宙空間背景上的各向同性或者黑體形式和各向異性的微波輻射,也稱爲微波背景輻射。二十世紀六十年代初,美國貝爾實驗室的工程師彭齊亞斯和R.W.威爾遜正在爲跟蹤一顆衛星而校准一具很靈敏的無線電天線,卻十分意外地發現了這種宇宙輻射場。

當時科學家建立了高靈敏度的號角式接收天線系統,進行調試的時候,發現得出的信號中始終有噪音幹擾,兩個人首先對天線的問題進行了排查,甚至還清除了天線上的鳥糞,結果發現,波長約爲7.35厘米的微波噪音聲始終存在,他們最終得出結果,這種噪音並不是設備的問題,而是真真實實存在宇宙當中的,事實證明,他們發現的現象,正是科學家一直尋找已久的宇宙微波背景輻射,他們經過分析之後發現,微波噪音相當于3.5k,因此CMB又被稱爲是3k背景輻射。這個發現成爲了二十世紀六十年代天文學家四大發現之一,這兩位科學家最終在1978年的時候憑借這次發現獲得了諾貝爾物理學獎,除了宇宙微波背景輻射之外,科學家通過宇宙大爆炸理論也能夠證明宇宙起源于大爆炸。

在1914年的時候,斯利弗基于多普勒效應提出了一種測量星系徑向速度的新方法,他用這種新方法研究了15個隨機選取的螺旋星雲,然後驚訝的發現,這15個隨機選取的螺旋星雲都在遠離地球而去,這個人類首次觀測到宇宙膨脹的迹象,從這個意義上來說,斯利弗才是發現宇宙膨脹的第一人,在1914年的美國天文學年會上,斯利弗做了一個報告,介紹了自己的發現,報告結束後,全場的天文學家都非常震撼,在1929年的時候,美國科學家哈勃通過觀測到的星系紅移現象,提出了哈勃定律,這個定律指出星系的移動速度和它們與地球的距離成正比,這一發現表明宇宙在膨脹,而不是靜止不動的,在1931年的時候,弗裏德曼進一步發展了他的理論。

提出了三種宇宙演化的可能性:開放宇宙、封閉宇宙和平坦宇宙,每種宇宙的演化方式都是由初始時刻宇宙的密度決定的,這些理論提出了一種理解宇宙演化的框架,成爲現代宇宙學的基礎,哈勃定律的證明開始于20世紀早期的天文觀測,哈勃觀測了一些距離地球很遠的星系,通過比較這些星系的光譜,他發現它們的光譜線向紅移動,這說明星系正在遠離地球,根據哈勃定律,這些遠離地球的星系應該比較年輕,因爲它們需要更短的時間才能夠達到目前的位置,這個理論支持了宇宙膨脹的理論。不過雖然現在科學界普遍都認可宇宙膨脹的理論,但是這個理論依然存在一些漏洞,目前科學家還無法解釋。比如說宇宙大爆炸的奇點是如何産生的,在我們現有的物理學當中,根本不存在無限大、無限小的物質,但是由于奇點太過于神秘,所以科學家只能夠用無限來代替。

奇點並不是任何空間上的一個點,而宇宙大爆炸也不是從一個點開始的,奇點只是數學上的抽象概念,說白了就是數學無法處理的點,對于這樣的點,數學也沒有辦法定義,可以這麽通俗理解,很多人都數學函數,比如說函數f(x)=1/x,但x等于0時,函數的值就是無窮大,但無窮大並不是某個有定義的值,我們認爲x等于0就是函數的奇點。實際上,我們的宇宙並不是從一個無限小的點爆炸而來的,這個點意味著人類目前已知的所有物理規則都失效了,無限的概念在經典物理學中本身就是不存在的,因爲無限是一個抽象的概念,而物理學描述的是具體事物,因此,經典物理學一旦遇到奇點就失效了,實際上,不用奇點,只要是比普朗克長度更小的尺寸,我們的物理規則就失效了。

因爲普朗克尺寸是有意義的最小長度的單位,任何比普朗克尺度小的長度都沒有意義,普朗克長度雖然很短,無限接近零,但總是比零要大的。也就是說,所謂的奇點只是人們利用數學思想假想的概念,對于我們來講是沒有意義的。科學家認爲,在宇宙大爆炸的瞬間,並不存在四大基本作用力,當時只有一種力,這種力被稱爲是超力,隨著宇宙膨脹溫度密度的下降,之後才分解成爲了四大基本作用力,它們分別是引力、電磁力、強相互作用力、弱相互作用力,引力是一種我們非常熟悉的基本力,畢竟我們隨時隨地都在感受到地球引力的作用。最早用數學公式描述引力的是牛頓,他認爲有質量的物體都會産生引力,並且引力的作用距離無限遠。

但牛頓並沒有解釋引力是如何産生以及傳遞的,到了20世紀,愛因斯坦在他提出的《廣義相對論》中,將引力解釋爲時空的彎曲,他認爲有質量的物質都會使其周圍的時空發生彎曲,而彎曲的時空則會反過影響物質的運動。目前引力的奧秘科學家依然在探索,電磁力就是基本粒子在電荷、電流和磁場的相互作用下所産生的力,由于電磁力是一種有極性的力(即同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引),因此在電磁力的作用下,物質就可以形成不同的形態結構,例如原子就是由帶正電的原子核和帶負電的電子構成、分子則是通過不同的原子之間的電磁力結合在一起。在20世紀的時候,科學家發現了電磁場的量子性。強相互作用力一種只在微觀尺度上起作用的基本力。

它可以使誇克之間産生強大的吸引作用,進而形成像中子、質子這樣的複合粒子,這種由強相互作用力形成的複合粒子被稱爲強子(hadron),除了形成強子之外,強相互作用力還有一個殘余效應,這種效應使得質子和中子之間也會産生強大的吸引作用,進而形成原子核。強相互作用力是在20世紀中期,科學家利用粒子加速器將高能粒子撞擊原子核的時候發現的,弱相互作用力發現于20世紀初,當時的科學家觀察到,一些具有放射性的元素會自發地發射出電子或正電子等粒子,並使得原子核發生變化,這種現象被稱爲“β衰變”,在此之後,科學家逐漸意識到,造成“β衰變”的是一種新的基本力,並將其稱爲弱相互作用力。目前我們的宇宙被這四種力量支配著。

如果說我們的宇宙真的是由大爆炸所産生的,那麽在大爆炸之前宇宙是什麽樣子的?有不少科學家認爲,在我們的大爆炸之前,就已經存在其它宇宙了,我們的宇宙可能是其它宇宙衍生出來的分枝,而其它的宇宙也可能是我們的宇宙衍生出來的分枝,這也是目前科學界比較流行的平行宇宙觀點,關于平行宇宙的說法有好多種,比如說宇宙泡,這個理論認爲宇宙最初是通過一個大爆炸形成的,大爆炸之後就是宇宙急速膨脹的階段,平行宇宙的宇宙泡理論就是基于宇宙大爆炸的形成過程,在大爆炸時期很多宇宙就像是一個小泡泡一樣同步誕生了,我們可以想象一下,整個宇宙就像是泡泡機一樣,每一個漂浮的泡泡都是一個包含了獨立空間、時間和宇宙規則的平行宇宙。

在這些數不盡的泡泡中,也許有很多泡泡裏面生活著另一個和你一模一樣的人,只不過你們的人生是不同的,在這個世界上,你可能是一名警察,但是在另一個世界中,你可能是一名醫生,也可能是一名老師,這就意味著你的人生有無數種可能性,不同的平行宇宙之間應該存在某種神秘的通道,只要我們能夠找到這個神秘的通道,那麽我們就能夠進入另一個平行宇宙當中,目前科學家認爲連接兩個不同平行宇宙的通道是蟲洞,蟲洞就是連接兩個不同宇宙的隧道,只要我們從其中一個入口進去,就能夠從另一個出口出去,只不過現在科學家還沒有在宇宙中發現蟲洞,有一些科學家認爲,黑洞就是蟲洞的入口,因爲黑洞的性質是不斷的吞噬物質,這些被吞噬的物質到底去了哪裏?科學家認爲,這些被吞噬的物質去了另一個時空中。

除了這個平行宇宙理論之外,科學界還有視界平行宇宙觀,這個理論認爲,如果說宇宙太過于虛無,那麽在正常光線下,我們每一個人的有效視線都是有範圍的,有些東西如果放得太遠我們就看不見它,視界平行宇宙也是這樣的意思,這個理論認爲,宇宙從誕生以後就在不斷的膨脹,科學家經過計算得出,我們的宇宙壽命是138億年,如果不考慮膨脹因素的話,那麽我們看到的最遠的距離光就是138億光年,但是由于宇宙從誕生以後就開始不斷的膨脹,所以這些經過了138億光年到達地球的光線,目前的實際距離肯定更遠,大約有410億光年,所以對于科學家們來說以地球爲圓心畫一個410億光年的圓,就是人類可觀測宇宙的範圍。這個理論認爲,可視宇宙之外的空間就是平行宇宙。

雖然平行宇宙目前在科學界還是比較認可的,但是畢竟現在科學家還沒有發現平行宇宙,如果說平行宇宙真的存在,那麽我們的宇宙實在是太神奇了,我們意想不到的現象,在平行宇宙中都能夠實現,目前科學家也在積極的尋找平行宇宙,有的科學家認爲,如果我們能夠走到宇宙的盡頭,或許就能夠看到平行宇宙,不過宇宙的盡頭到底在哪裏?現在科學家也不知道答案,未來隨著人類科技的進步,說不定人類真的能夠發現平行宇宙,除了平行宇宙觀點之外,還有的科學家認爲,宇宙大爆炸之前是沒有任何物質和空間的,因爲物質和空間都是在宇宙大爆炸之後形成的,所以不存在宇宙大爆炸之前的說法。這個說法不存在平行宇宙,任何有意義的東西都是在宇宙大爆炸以後出現的。

目前這些理論科學家都在不斷的研究和探索當中,我們的宇宙外面到底是什麽?宇宙大爆炸之前又是什麽?現在科學家還在研究當中,想要解開這個奧秘並不是一件容易的事情,不過小編認爲,人類作爲地球上最有智慧的生命,人類的科技在不斷的進步和發展,人類能夠在短短幾千年的時間內站到地球食物鏈的頂端,說明人類科技發展的速度很快,小編認爲只要人類能夠堅持不懈的努力下去,未來隨著人類科技的進步,或許人類真的能夠解開宇宙的奧秘,到時候我們就能夠知道宇宙是如何誕生的,希望這一天能夠早日到來,對此,大家有什麽想說的嗎?

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评论列表
  • 2024-05-06 01:55

    [摳鼻][摳鼻]空間沒有意義,目前一切都走向虛無,因爲粒子終究會停滯消失,之所以有奇點說法,就是人類目前無法理解最初的宇宙粒子怎麽誕生的,奇點外就是空間也就是無[笑著哭]

星空承載夢想

簡介:本人愛好天文,擅長寫科學領域的文章