宇宙起源将被改写,诺奖得主彭罗斯:宇宙在循环,已找到证据

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  综述

  人类对于宇宙的探索正在不断进步,这点儿我们从近几年来诺贝尔物理学奖的获得者就能看出来,2019年物理学奖颁给了宇宙和行星天文学,2020年则是颁给了黑洞领域的相关研究者;他是霍金的师兄——罗杰·彭罗斯。

  罗杰·彭罗斯对宇宙学领域最大的贡献在于,他从正面解释了奇点存在的可能性。他在发表的论文中提出一个惊人结论:宇宙可能存在循环,且有越来越多的证据证明循环真的存在。现在连诺奖得主都这样说,难道宇宙起源要被改写了吗?

  

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  爱因斯坦与宇宙起源

  其实在彭罗斯提出宇宙循环理论之前,物理界对宇宙的研究大都是通过1915年爱因斯坦发表的广义相对论为基础框架的。

  在广义相对论中有个经典的引力场方程,通过该方程物理学家能推算出宇宙无时无刻不在发生着膨胀,以及膨胀发生的起点,也就是宇宙起源之谜。

  

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  通过爱因斯坦的宇宙观,我们相信宇宙是永恒的,它不会随着时间的流逝就发生重大变化,最多会让膨胀延伸下去,但宇宙是不具备进化能力的,对于没有开端的东西,自然就谈不上任何结局;或者我们更直白地说:宇宙就应该一直存在!

  后来爱因斯坦还在引力场方程中加入了宇宙常数,该常数只要取值合理,就可以杜绝宇宙继续膨胀下去。

  爱因斯坦认为,宇宙正处于绝对静止的状态,膨胀是发生在宇宙大爆炸之后的故事,但当膨胀到达临界值时,它就会停止,就好像是个“死物”一样。

  

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  当时虽然没人否定爱因斯坦的智慧,但对于他的这项研究却报以怀疑的态度,并非出于其他原因,而是爱因斯坦对宇宙的结论太过于肯定;这明显不符合宇宙探索的科学精神。

  果不其然,随着哈勃望远镜被发明出来,物理学家们检测到了宇宙仍在保持膨胀的势头,并没有像爱因斯坦说的那样绝对静止。

  

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  大概爱因斯坦本人对此也非常后悔,称这种说法是他关于宇宙研究中犯下的最大错误,这种不仅仅在结论上,更是容易传染给科学家一种“武断”的精神,这不利于科学的发展。

  不过除了这项错误外,爱因斯坦理论在宇宙学说中仍然占据主导地位,宇宙学要基于爱因斯坦的广义相对论继续往前发展。

  

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  热寂并非宇宙唯一结局

  直到现代科学的来临,物理学家通过数据分析建立了Λ-CDM模型。这里的Λ指的是宇宙学常数,CDM指的是暗物质。该模型也被称为宇宙大爆炸模型,它推算了宇宙在未来的衍化要通过暗物质和暗能量来的推动。

  虽然这两种物质人类检测不到,至少以现在的科技难以做到,但这并不妨碍物理学家推导宇宙文明终极图景。

  

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  目前学术界普遍流传一种“热寂说”,也就是说当宇宙发展到一定阶段时,其内部空间温度会趋于相等,届时不会再有恒星之间的热传递,也自然而然没有了信息的传递,宇宙会由此陷入一片死寂。

  但诺奖获得者彭罗斯却用另外一种观点解释宇宙结局,也就是“循环说”。彭罗斯从普朗克卫星的宇宙微波背景辐射中找到30个“霍金点”,也就是宇宙黑洞在蒸发后留下的痕迹;通过对这些霍金点的研究发现,这些物质都携带之前宇宙大撕裂时代留下的信息。

  

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  对此彭罗斯认为:黑洞就像是宇宙信息的记录者,如此多的“霍金点”数据各不相同,这说明宇宙不止一次发生过挤压或者大撕裂,它应该处于一种共行循环的状态。

  就像宇宙在未来会发生收缩,由于收缩时能量过于巨大,很可能会引发宇宙二次大爆炸,“大反弹”时代会因此到来。总结来说,宇宙发展轨迹就是膨胀—收缩—大反弹,如此往复。

  

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  彭罗斯是否能自圆其说?

  不过彭罗斯的理论并没有得到主流物理的认同,主要是目前物理学界就黑洞膨胀认同最多的是上世纪80年代物理学家阿兰提出来的“暴涨理论”,该理论可以解决宇宙模型中微波背景辐射和磁单极子等问题,一经提出被提出便成为主流科学理论,但彭罗斯的说法和“暴涨理论”相悖。

  

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  彭罗斯自己也不认同“暴涨理论”,按他的说法:暴涨理论就是缺啥补啥,属于填空型理论,它的提出在于解决现有宇宙问题,而非站在创新的角度去延伸宇宙学说;更何况这些填空也未必全都准确。

  但彭罗斯也拿不出反驳“暴涨理论”的实证,这就让他的说法有点儿叛经离道了。

  但如果在将来彭罗斯的“宇宙循环”理论能够成立,那将是彻底颠覆标准宇宙模型的主流学说。

  

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  作为诺奖得主,我们相信彭罗斯有这个实力。别人对宇宙学说的研究可能是叛经离道,但对于彭罗斯来说,这里是实现一切可能的梦想之地,就看眼下梦想之地能够给他的投入回报多少果实了。

  


  结语

  我们出生在一个非常幸运的时代,因为在现有科学技术下,大部分宇宙理论都能得到论证,这意味着人类对宇宙的认知将会进一步加深。

  与此同时我们也生活在一个创新的时代,越来越多的天才在宇宙学说领域展现他们独特的人格魅力,为丰富宇宙理论不断向前探索。

标签: 宇宙起源 宇宙

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