粒子劇烈運動產(chǎn)生溫度,這是我們世界的解釋。奇點不是我們世界管轄范圍,因此無法用我們世界理論來衡量。

奇點是一個假設(shè),在奇點處一切理論都失效。
現(xiàn)代物理學(xué)認為,宇宙大爆炸起源于一個無限小的奇點,既然無限小,就是無法度量的小,它當然比一個電子還要小,比量子力學(xué)認為人類可以認知最小的極限,普朗克尺度還要小。
廣義相對論場論認為,物質(zhì)縮小到史瓦西半徑后,奇性就不可避免,這就是時空零點。在這個地方,時空崩潰或者分離,時空消失。而人類的一切度量都是在時空中設(shè)定的,是對時空和物質(zhì)的描述,沒有時空怎么描述?
量子力學(xué)規(guī)定了一個最小值,這就是普朗克尺度,也就是人類可以認知的最小長度,為1.6x10^33cm。這個尺度比電子還要小20個數(shù)量級。量子力學(xué)認為,長度和時間都具有不確定性,不確定性的程度是由普朗克常數(shù)確定,普朗克常數(shù)為h=6.6260693x10^34J·s。
而從中得出的普朗克長度就是人類認識的最小長度,與之相對應(yīng)的最小時間間隔為普朗克時間,約為10^-43s。這個世界比普朗克尺度短的長度就沒有意義了,也沒有比普朗克時間更短的時間存在。
因此人類理論都是建立在普朗克長度和普朗克時間之上的,奇點在這個之下,怎么能夠有之上理論去解釋之下的東西呢?因此奇點在人類認識極限之外,無解。

奇點為什么會無限小?
首先,奇點定義為體積無限小,這個無限小是根據(jù)愛因斯坦廣義相對論場論得出來的。上世紀德國天文學(xué)家、物理學(xué)家卡爾·史瓦西,根據(jù)愛因斯坦場論,發(fā)現(xiàn)了史瓦西半徑的存在。就是任何具有質(zhì)量的物體都有一個自己臨界半徑值,一旦物質(zhì)被壓縮到自己質(zhì)量的史瓦西半徑以內(nèi),就無可避免的無限坍縮到中心一個無體積的奇點上,并與質(zhì)量成正比,在周邊形成一個球狀封閉的無限曲率空間,在這個空間里,任何粒子和光都無法逃逸。
史瓦西半徑的計算公式為:R=2GM/C^2。這里R表示史瓦西半徑值,G為引力常量,M為物體質(zhì)量,C為光速。
根據(jù)這個公式,可以計算出太陽的史瓦西半徑約3000米,而地球史瓦西半徑只有9毫米。宇宙中的黑洞就是史瓦西半徑理論最準確的驗證天體,黑洞無論質(zhì)量多大,中心都只只能存在一個無限小的奇點,但史瓦西半徑就有大有小,與質(zhì)量成正比了。
宇宙質(zhì)量這么大,當還沒有爆發(fā)開來時,只能以奇點的形式存在。

奇點的其他三個無限都是從“體積無限小”推論出來的。
在我們世界,對溫度的解釋是粒子運動的結(jié)果。粒子密度越高,運動越激烈,溫度就越高;反之,溫度就越低。奇點中是不是這樣呢?不知道,因為沒有理論能夠解釋奇點。一般來說,奇點中已經(jīng)沒有時空,有沒有我們認知的粒子也無法知道,怎么還有粒子運動呢?
其實,無須證明奇點中是不是有劇烈運動,我們完全可以不去管他,從奇點無限小就可以推論出其他三個無限了。因為既然我們都無法知道這個奇點體積到底有多小,小得幾乎為零,也就是時空零點,那么這個奇點密度、溫度當然就會無限大了。

我們想想,即便這個奇點包含了我們世界1克的物質(zhì),把它極度壓縮到無限小,你還能夠度量出它的密度嗎?即便這個1克的物質(zhì)溫度為1K,或0.0001K,如果這個物質(zhì)在我們世界密度為1g/cm^3(水的密度),根據(jù)能量守恒定律,這0.0001K溫度物質(zhì)被壓縮到無限密度,你還能夠度量出它的溫度有多高嗎?
這就是密度無限大和溫度無限高的來歷。至于無限曲率,在前面關(guān)于史瓦西半徑介紹中已經(jīng)說明了,就是物質(zhì)壓縮到自己史瓦西半徑范圍內(nèi)時,就會與質(zhì)量成正比形成一個球形無限曲率空間,在這個空間里,曲率也就是引力是無限的。

那么奇點是怎么來的呢?這里介紹奇點來源的兩個猜想。
其一,宇宙回歸奇點。
這個理論認為宇宙現(xiàn)在一直在膨脹,當膨脹到一個臨界點就會停止并開始收縮,最終會坍縮成一個奇點;而奇點在適當?shù)臅r候又發(fā)生爆炸形成新的宇宙。科學(xué)界認為,宇宙膨脹收縮受暗能量和暗物質(zhì)的主導(dǎo),暗能量主導(dǎo)并催動宇宙膨脹,暗物質(zhì)主導(dǎo)這天體物質(zhì)的引力收縮。
這兩種力量的博弈就看最終哪一方勝利。目前還是主導(dǎo)膨脹的暗能量占優(yōu)勢,因此宇宙還在加速膨脹。如果最終主導(dǎo)膨脹的暗能量完勝,宇宙就會在膨脹甚至撕裂中終結(jié);如果主導(dǎo)引力的暗物質(zhì)獲勝,宇宙就會在收縮中終結(jié)。這兩種宇宙歸宿結(jié)局大不一樣,時空通訊過去有過多篇文章介紹,這里不再贅述。

其二,量子漲落理論。
這個理論認為,在宇宙沒有誕生前,虛空中沒有時空,但充滿了能量,這種能量被稱為“真空零點能”。量子力學(xué)認為,真正的真空是“假真空”,當然這種“假真空”在我們宇宙中是不存在的。我們宇宙只有“真真空”,實際上我們宇宙“真真空”再極限的真空,也還是有空間和物質(zhì)存在,哪怕1個立方米1個粒子。因此我們世界的“真真空”才是真正的“假真空”。
這看起來有點繞,我要說明的是,在宇宙還沒有誕生的時候,沒有空間和時間,更沒有物質(zhì),是真正什么都沒有。但量子力學(xué)認為在這種虛空中充滿了能量,這些能量以虛粒子對的形式不斷出現(xiàn),又同時湮滅,科學(xué)的術(shù)語叫“量子隨機漲落”。
本來在這種完美平衡中就不會有宇宙出現(xiàn),可惜,這個世界一切并不是完美平衡的,任何地方都有缺陷,就會打破這種平衡。在宇宙沒有出現(xiàn)前的量子漲落會不會出現(xiàn)破缺打破平衡呢?

楊振寧、李政道的理論像一道閃電,點亮了黑暗的夜空。
上世紀50年代,楊振寧、李政道兩位華裔科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了弱相互作用中的對稱性破缺,建立了宇稱不守恒定律,由此他們榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎。他們這個偉大發(fā)現(xiàn),使人類對宇宙認識上升到了一個新的層次。
要知道,在幾千年的人類思想中,在幾百年的科學(xué)證明中,人們認為這個世界宇稱是守恒的。比如質(zhì)量守恒、能量守恒、動量守恒、角動量守恒等等,這些都遵循著諾特定理,這個定理表述極其簡單:物理學(xué)里的連續(xù)對稱性和守恒定律一一對應(yīng)。

結(jié)果這兩位華裔科學(xué)家,卻折騰出了個不守恒,而且被證明。這對科學(xué)界來說,簡直就是石破天驚。從此人們對世界的看法改變了,物理規(guī)律改變了,一切研究都要遵循這個新發(fā)現(xiàn)來進行。
根據(jù)這個理論,量子力學(xué)解釋了奇點出現(xiàn)的原因:虛空中充滿了不確定性量子隨機漲落的能量擾動,虛粒子對有那么一兩個不守規(guī)矩的粒子出現(xiàn)了失衡,沒有湮滅,由此成為爆發(fā)出我們宇宙的奇點。
這當然只是猜想,這些理論目前還在探討中,并無定論。或許人類永遠也不能完全弄清宇宙起源和歸宿,但可以越來越接近真相。
就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。
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