的確比神話都神奇,因?yàn)樯裨捠腔谏畛WR的想象。而奇點(diǎn)的所有定義都超越了想象力之外。但是宇宙就是如此誕生。
宇宙奇點(diǎn)定義:時空無限扭曲,溫度無限高,密度無限大,體積無限小的一個點(diǎn)。我們浩瀚無邊的宇宙,所有一切的開始,都起源于這一個無限小的點(diǎn)。真正做到了納宇宙于芥子。
在理解它的定義之前,我們需要放開我們?nèi)粘I畹牡退偈澜缢袒呐nD經(jīng)典力學(xué)思維,這樣理解起來就比較方便,下面,將為大家解讀奇點(diǎn)的物理含義。
最難理解的應(yīng)該是體積無限小。
物理學(xué)有個普朗克長度。是長度的自然單位。是有意義的最小可測長度。大小是1.6×10^-35米。小于普朗克長度的尺寸,歸于無意義序列,任何物理學(xué)定義全部失效。只有量子效應(yīng)存在。普朗克長度到底有多小,做個直觀的比較。宇宙的年齡是138億年,而一秒很短暫。一秒和138億年的比值為10^-21次方。是的,一普朗克長度和一米的比值,比一秒鐘和宇宙年齡的比值都要大上數(shù)億億倍。而奇點(diǎn)的大小,小于普朗克長度?;诤Iげ淮_定原理,任何小于普朗克尺度的測量都無法精確得到數(shù)值。這就是無限小的概念:無限接近零,但永遠(yuǎn)不等于零。
通過對宇宙的觀測,許多個事實(shí)證明了廣義相對論對宇宙大尺度結(jié)構(gòu)定義的正確性。無論是宇宙紅移的加速膨脹還是3K微波背景輻射的逐漸冷卻,乃至引力透鏡,引力波,以及質(zhì)量造成的時空彎曲現(xiàn)象等。無不證明宇宙起始于一點(diǎn)。宇宙138億年的壽命,總有開始的那一刻。
根據(jù)廣義相對論,計(jì)算出三種宇宙膨脹模型。分別是開放,平直,封閉宇宙。對應(yīng)不同的時空曲率。無論那一種模型,在初始階段,星系之間的距離都是零。物質(zhì),時間,空間都無限蜷縮成一個點(diǎn)。這一個點(diǎn),如同數(shù)學(xué)上的零維,沒有大小,沒有維度,時間空間不存在。
大和小的概念,是相對的,而不是絕對的。我們從三維視角去看奇點(diǎn),不可思議,無法想象如此小的體積蘊(yùn)含了宇宙全部,一切全部反常識。我們從零維視角去看,奇點(diǎn)就是無限大,就是無邊無際。從四維視角看,奇點(diǎn)的大小體積是無意義的,只有總質(zhì)量始終不變。能量是可以無限堆疊而不需要空間的。能量存在于一個巨大星系上和存在于一個點(diǎn)上,其實(shí)沒有任何區(qū)別??偰芰繘]有一絲增加減少。
溫度無限高
奇點(diǎn)溫度是超越大爆炸的最高溫度,不可能再有超越奇點(diǎn)的溫度。奇點(diǎn)小于普朗克尺度,無法推算溫度數(shù)值。但是有一個下限值:宇宙大爆炸第一瞬間的溫度被稱為普朗克溫度?1.4×10^32度。1.4億億億億度,高于這個溫度,科學(xué)認(rèn)為無意義。奇點(diǎn)的溫度,只在它之上,必須高于它。
溫度,是質(zhì)量和能量互相轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。極高的溫度才能將一切物質(zhì)轉(zhuǎn)化成能量,在奇點(diǎn)內(nèi)無限堆疊。也才能在大爆炸開始后轉(zhuǎn)化成各種物質(zhì)。隨著溫度的逐漸冷卻,質(zhì)能轉(zhuǎn)換的過程才慢慢結(jié)束。
轉(zhuǎn)化的奇點(diǎn)蘊(yùn)含整個宇宙,并不是里面有很多的星系、星團(tuán),在大爆炸開始后瞬間釋放出來。奇點(diǎn)只有純能量,由無數(shù)的光量子攜帶(因物理定律失效,以下推測,無法論證:光子攜帶能量做無限高頻運(yùn)動,因頻率越高,攜帶的能量越大。光子具有粒子性,但不是粒子,所以它的體積為零。能量可以無限堆疊。奇點(diǎn)密度無限增長。光子同時具有波粒兩項(xiàng)性,動能轉(zhuǎn)換熱能造成溫度無限升高)
時空無限扭曲
觀察中子星這樣的高密度天體,可以清晰觀測到大質(zhì)量物體引起了空間凹陷,光線路徑明顯的彎曲。奇點(diǎn)這樣全宇宙的質(zhì)量,時空不可避免的被壓縮成一體而蜷縮進(jìn)微觀狀態(tài),無限的內(nèi)縮至一個點(diǎn)。這一點(diǎn)是零維度,只有一個點(diǎn)。而時間與空間沒有了存在的容身之處。
當(dāng)維度被壓縮到零維,已經(jīng)是所有一切的終點(diǎn),包括我們的宇宙。零維無法再壓縮,沒有負(fù)維度的空間。漫畫描述和科學(xué)探討有本質(zhì)的不同。奇點(diǎn),是極致,當(dāng)時空與能量被無限壓縮到奇點(diǎn)狀態(tài),意味著再壓縮只有鏡像反轉(zhuǎn)。將不可避免的進(jìn)入反向壓縮。從零維度開始,向另一方向瞬時層層釋放。在釋放我們的三維宇宙同時,也釋放了其他高維度宇宙。
也可以理解為,當(dāng)奇點(diǎn)形成,積蓄能量的時候,下一次變化只能是大爆炸。在大爆炸開始前,奇點(diǎn)積蓄的能量介于引爆點(diǎn)平衡狀態(tài)?,F(xiàn)在,需要的是點(diǎn)燃引信。
正是因?yàn)榭茖W(xué)無法解釋奇點(diǎn)的一切物理表現(xiàn)。宗教非常認(rèn)同大爆炸理論,因?yàn)橹挥猩系壑?,才能點(diǎn)燃最后一擊。這最后一步,的確又是如此神奇和迷茫不可理解。因?yàn)椴豢杀苊庖卮鹌纥c(diǎn)之外是什么。如何引爆,可以回答是真空電子漲落導(dǎo)致。但這樣和沒說一樣。
真空零點(diǎn)能
絕對零度凍結(jié)一切運(yùn)動,可以凍結(jié)時間和光速嗎?明確的回答,不能。量子理論確定了,絕對的真空,哪怕是絕對零度,依然蘊(yùn)含著巨大的本底能量。對真空零點(diǎn)電磁漲落產(chǎn)生的作用力,已經(jīng)通過測量證明了這一能量的存在。
零點(diǎn)能的存在,源于著名的量子力學(xué)概念:海森堡不確定原理。粒子的能量和位置不可能同時測到。這意味著在絕對零度的真空,粒子依然會振動。振動產(chǎn)生的能量就是零點(diǎn)能。
大爆炸之前,只有量子真空能量場。量子真空漲落,是指在真空中,任意位置對零點(diǎn)能起伏的短暫變化。瞬間起起伏伏,猶如量子泡沫。存在和消失的時間極其短暫。零點(diǎn)能的瞬時產(chǎn)生與消失,整個過程小于普朗克時間。
奇點(diǎn)在真空中,會受到零點(diǎn)能的擾動。由于零點(diǎn)能極為短暫,這種概率,小到以10的無數(shù)次方為產(chǎn)生概率。但是,只要有概率,就一定會發(fā)生。因?yàn)?,沒有時間,奇點(diǎn)的存在之處,沒有開始,沒有結(jié)束。就是等待著零點(diǎn)能的最后一擊。無數(shù)億年的積蓄能量,無數(shù)億年的滿盈狀態(tài)。只等待點(diǎn)燃引信。
終于,有那么一次,引信點(diǎn)燃:
創(chuàng)世,開始了