@ 2017.12.05 , 12:00
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新观点:宇宙从没发生过大爆炸

新观点:宇宙从没发生过大爆炸
Credit:123RF

巴西坎皮纳斯州立大学的一位物理学家并不认为时间是从所谓的“大爆炸”开始的。

相反,朱利亚诺·塞萨尔·席尔瓦·内维斯(JulianoCésarSilva Neves)想像的宇宙经历无数次轮回往复,先是膨胀,扩张到某个极限之后开始像倒放一样,宇宙发生收缩;知道某个时刻,再次膨胀,周而复始。甚至我们的宇宙会保存上一轮轮回过程的某些时间痕迹。

这个想法本身并不新鲜,但是这次内维斯使用了一个50年前才发展出来的数学技巧对黑洞进行了刻画,向我们展示了为什么宇宙不需要一个超级紧凑的点作为开始。

乍看之下,我们的宇宙似乎与黑洞没有太多相似之处。一个是万事万物以及存在空间本身;另一个则是太空中质量太大的天体,连光都无法摆脱它引力的束缚。

但是,两者的核心是一个被称为奇点的概念——一个密度无限大,体积无限小的“点”——是物理定律和所谓意义的边界——理论上奇点之中,可以发生任何事情。

内维斯说:“宇宙中有两种奇点。一个是所谓的宇宙奇点,或者说是宇宙大爆炸开端,另一个隐藏在黑洞的视界之后。”

更进一步,有人提出宇宙本身就是由一些其他时空泡沫中的黑洞构成的。

无论我们在谈论什么类型的奇点,爱因斯坦的广义相对论都是无效的,而量子力学正在相对论失效之处,努力延续我们的认知。

科幻作家可能会喜欢它们,但奇点的不可能性使它们成为物理学家们失眠的主要原因。

问题是,如果我们回溯一个不断膨胀的宇宙,我们就会达到所有这些质量和能量集中在一个无限密集的点的程度。如果我们在坍塌的巨大天体上快进,我们也会得到同样的东西。

奇点可能会毁灭物理学定律,但到目前为止,我们却没有能够通过物理定律来排除掉它。

另一方面,一些物理学家认为存在着“摇摆”的空间可供操作。从理论上说,不是所有的黑洞模型都需要存在一个奇点。

内维斯说:“在所谓的正规黑洞(regular black holes)中没有奇点。”

1968年,一位名叫詹姆斯·巴丁(James Bardeen)的物理学家提出了一个奇点问题的解决方案。

他设计了一种描述黑洞的数学技巧,在事件视界之后的某个地方消除了奇点,这种黑洞被称之为“正规黑洞”。

巴丁模式背后的历史和推理过程这里写不下;用太长不看(tl; dr)版本,他认为在黑洞中心的质量不一定是恒定的,而是可以用一个函数来描述,这个函数取决于你离它的中心有多远。

这意味着我们可以抠掉愚蠢的奇点,因为质量仍然存在于某个的体积里,哪怕这个体积非常之小。

内维斯建议我们把巴丁的工作往前推进一步,并应用于其他恼人的奇点——宇宙大爆炸前的类型。

通过假设宇宙膨胀的速度不仅仅依赖于时间,而且还依赖于时间的规模,他表明,在138亿2千万年前,没有必要从一个奇点开始一场大爆炸。

那么时间开始之前发生了什么呢?

“消除奇点或宇宙大爆炸将宇宙学转到了轮回宇宙理论的怀抱。”内维斯说。

“轮回的宇宙”实际上已经有百年的历史,它的含义即我们今天体验到的正在膨胀的宇宙是在前一次收缩之后向外反弹的过程。

尽管目前这个概念在宇宙学界还是一个很边缘观念,但是内维斯支持这样一种观点:上一轮收缩的宇宙痕迹可能在大扩张中幸免于难。如果真的如此,找到这些伤痕可能有助于验证假说。

内维斯说:“宇宙永恒演替的扩张和收缩阶段的这种现象被称为周期性宇宙,它是轮回宇宙学推导出的结果。”

直到我们找到了更坚实的观察证据,弹簧伸缩一样的宇宙模型无疑将留在“好主意”的篮子里。

但是,解决奇点问题的任何努力都值得仔细考虑。内维斯的工作只是可能的解决方案之一,它们通过置换基本的假设,以消除破坏物理定律的要件。

这是我们迟早需要解决的一个棘手问题。

这项研究发表在《广义相对论和引力》(General Relativity and Gravitation)。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 32+1

  1. 3634827

    一直觉得生命有始有终,所以人类认知事物会加上时间维度认为有始有终,无穷量级和永恒的事物很难想象,也许有朝一日人类冲破现有认知极限和语言表达的障碍后豁然开朗。

  2. 3634835

    每个字都认识系列

  3. 3634839

    皮纳斯州

  4. o啊熊o
    @2 months ago
    3634850

    “生活在一个像是弹簧反复震荡的宇宙,对人生会好些么?” 一想到我这人生还会反复 就感觉对人生一点都不好 ,还不如大爆炸

  5. 3634854

    现代玄学

  6. JagdNeko
    @2 months ago
    3634855

    以后爆炸说和不爆炸说可能就会就像地圆说和地平说一样

  7. 3634857

    @牡丹: 你这一堆,约等于什么都没说

  8. 3634859

    凭记忆说点,彭罗斯和霍金,最早证明了承认广义相对论的前提下,最终总会得到某个宇宙原初奇点。后来,霍金尝试解释时间,所以那段时期,他写的科普读物叫做时间简史。他把时间看做是某个空间维度演化出的效果,按他的假设,宇宙会发生周期性的膨胀-坍塌。取消了宇宙大爆炸和宇宙有个起点的观点。后来,有人经过计算,发现如果真的是周期轮回震荡的宇宙,那么上一轮的熵会保存下来,导致后来宇宙的宇宙周期变得越来越快。但是既然宇宙没有起点,那我们的宇宙按道理已经轮回了无数次,所以我们压根就不应该存在,因为早就该下一轮轮回了。所以,他基本承认那个就是个假定的宇宙模型,不是我们真实宇宙的描述。今年初,又有物理学家找到了方法据说可以让轮回的宇宙周期不那么爆裂震荡。。。

  9. dosfather
    @2 months ago
    3634860

    然后证明有萨尔那加的存在,然后又出现了埃蒙~~~

  10. 3634861

    忘了说,按道理宇宙如果真的发生收缩,效果基本和时间倒流一样

  11. 李淳风
    @2 months ago
    3634876

    嗯?振荡宇宙不是很久之前的理论了吗

  12. 3634877

    为什么这也需要当作观点?!按照轨迹反推历史,自然应该在理论失效的地方截止。通常所谓的奇点,不过是线性外推得到的原点,是为了描述方便。振荡说 又不是你有了新理论,你不过是在没理论的地方瞎猜。既然是瞎猜,我也可以说,早期的高温紧缩宇宙是更小的宇宙爆炸来的,而不是较大的收缩来的;或者 前宇轴是个很长的一维线,在偶然的自身碰撞中,发生了短路,这会导致大爆炸生产3维空间;或者前宇宙的位置是虚空,一个远方的凸透镜把更远方的能量汇聚于一点,于是发生了大爆炸。瞎猜么,谁不会瞎猜。

  13. 3634878

    这不就是三体里刘慈欣对宇宙命运的假设吗

  14. Seraphim
    @2 months ago
    3634888

    已经演了11年的生活大爆炸情何以堪

  15. 热特特
    @2 months ago
    3634928

    @Pinas: 砍皮那斯

  16. 3634952

    这不是人类能够触碰的禁地,等进化成神族后再说吧。

  17. 3634961

    宇宙永恒演替的扩张和收缩阶段的这种现象被称为周期性宇宙……那周期怎么开始的?周期是否有终结?终结后的结局是什么?

  18. 苹果渣渣
    @2 months ago
    3634967

    佛曰:我老早就给你们说了有轮回,你们不信?现在你们喜欢天天摸鱼,下一个轮回我叫你们天天找工作,你们信不信。

  19. 普利奈尔
    @2 months ago
    3634999

    黑暗剑根本就没存在过

  20. 嗡嗡嗡嗡嗡
    @2 months ago
    3635008

    也行你的人生也是两种不一样的来回轮回

  21. 3635065

    宇宙是个温和派

  22. 3635082

    就算收缩也是向前收缩,时间不会倒流,但向前向后只是人的观念,对宇宙来说线没有头尾之分

  23. 么么达
    @2 months ago
    3635146

    没有严格计算的理论都是耍流氓

  24. 3635168

    宇宙起源各个说法都没有石锤,只不过此时支持大爆炸的证据和理论多一些。我觉得人类知道灭亡可能都没法知道真正的起源。

  25. 3635380

    到底炸不炸

  26. 3635487

    巴丁模式背后的历史和推理过程这里写不下
    这句话给我一种flag的感觉
    我发现了一个很简洁有趣的试子来解释这个世界,可惜这里写不下

  27. sarcophile
    @2 months ago
    3635511

    @么么达: @===: 肯定都是有计算的。不然就成了民科了,肯定不可能发表。
    我总是觉得,人类的数学有点可疑。疑点之一是未必可靠。3+2是可靠的,就我们人类智力而言,它是实实在在的东西。然而,比如无穷的概念,我觉得,就不如前者那么可靠,与其说它是实实在在的东西,还不如说“只能这么理解”。对于人类智力而言,它更像是一个不可理解的、只能抽象出某些特性的一个单纯概念性的东西。
    这就引出了第二个疑点,人类的智力有限、能理解的东西有限,这一可能性相当大。很可能有些东西人类压根理解不了。你看,斗牛的时候,牛就是不知道谁在用小棍戳他,就是一味朝着红布冲,在人类看来极简单的事,你说不上它是看不懂还是刻意忽略,你甚至搞不懂它为什么会这么蠢。再升一个层次,我想你从小到大应该遇到过这样的人,对于数理这类有单纯唯一答案的问题,他其实是理解不了的,有时会遇到一个问题,无论你怎么讲怎么说,他自己也想弄明白,然而就是不行。那么,人类中最聪明的那些人,他们。。。最终有能力理解宇宙的多少呢,很难说就一定是全部

  28. 3635569

    絕大部份的事物都是循環,轉變,由線一端走到另一端,會出現起始和積累的困惑,都是不能解釋

  29. 狂暴护手剑
    @2 months ago
    3635596

    @sarcophile: 所以说人能知道的是自己很无知这件事情。而这件事情只能是由自己独立探索想到的才能做到,外部教育只能起辅佐作用——为了达到明白自己很无知的程度,人往往不会畏惧虚无主义和死亡,这也就是人类智力前进的巨大冲动
    一旦放弃自大,放弃寻求自己无知的冲动,人就只能堕落

  30. 3635751

    所以宇宙是个大蠕虫?

  31. 3635945

    这也算民科吧

  32. 玄武岩脑袋
    @2 months ago
    3636347

    波尔的小说里就描述过宇宙的终结,所有星系演化成黑洞,黑洞聚成奇点,下一次大爆炸

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