大爆炸宇宙理论还是一个科学假设,但这个假设经历100年科学检验,已经有许多证据支撑,且没有一例真正的科学反证能够证伪 。因此大爆炸宇宙模型已经成为科学界的标准宇宙模型,得到科学界广泛的认可 。
我们不讨论这个理论正确与否,只谈谈宇宙大爆炸,一个小小奇点,怎么会炸出一个诺大的宇宙 。
宇宙奇点是个啥玩意?
科学对奇点的表述为:体积无限小、密度无限大、温度无限高、曲率无限大 。
实际上,所有的无限都是第一个无限导致的 。因为体积无限小,我们不知道这个奇点到底有多小,当然就无法计算出其密度,就可以视为密度无限大;而根据能量守恒定律,无限小的体积包容了巨大的能量,这种能量缩小到无限小,其温度当然就不知道有多高了;而曲率无限大,根据引力场方程,这个无限是以质量为前提的,就是质量越大,无限曲率影响的范围越大,宇宙没开始时,没有时空,因此这个奇点的曲率当然是指其自身范围,这种无限小的范围当然就具有无限大的曲率了 。
这个奇点到底有多小呢?肯定是比原子核还小,比普朗克尺度还小,否则就不叫小了 。普朗克尺度被认为是最小尺度,量子力学认为,人类的认知能力是无法突破普朗克尺度的,因为这个尺度以下的物质小于量子,已经没有意义 。
原子核的直径约10^-15m,也就是1000万亿分之一米,已经很小了吧?但普朗克尺度为10^-35m,比原子核直径还要小20个数量级,为1000亿亿亿分之一米 。而奇点肯定比这个还要小,否则怎么能够称为无限小呢?
现代理论对奇点的解释是,那里是时空的终结处,是我们世界的消失处 。现在所有的理论都在那里失效,人类无法追溯到奇点大爆炸普朗克时间之前的事物 。普朗克时间是大爆炸以后10^-43秒,也就是1000亿亿亿亿亿分之一秒那一刹那 。
有一种理论认为,奇点其实是超时空的交会处,我们的时空从奇点处消失了,奇点膨胀到了另一个超时空去了 。这就可以解释一个小小的奇点为什么能够爆发出那么巨大的能量,爆发出这么一个诺大的宇宙了 。
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现代对黑洞的研究,很可能有利于解开宇宙大爆炸奇点之谜 。
黑洞中心也有一个奇点,其性质与宇宙大爆炸奇点相同,只是质量完全不一样 。
有人统计宇宙可见质量约4x10^53kg,加上不可见的暗物质暗能量约为4x10^54kg 。而迄今发现宇宙中最大的黑洞,名为SDSS J140821.67+025733.2的黑洞质量约为太阳的1960亿倍,也就是约3.9x10^41kg,是可见宇宙质量约10000亿分之一,加上暗物质暗能量就是100000亿分之一 。
但黑洞奇点也是体积无限小,温度无限高,密度无限大,曲率无限大 。不同的是,宇宙曲率是在奇点外没有时空存在的状态下,因此真的可以说是无限大;而黑洞是存在于我们宇宙时空中,因此它的无限曲率影响是有限的,是与质量成正比的,这个影响范围就是史瓦西半径 。
史瓦西半径的计算公式为:R=2GM/C^2
【宇宙奇点是什么,空间外会不会有很多奇点?】这里,R表示史瓦西半径,G为引力常量,约为6.67x10^-11N·m^2/kg^2;M为黑洞质量 。
根据这个公式,我们可以计算出这个迄今发现的最大黑洞史瓦西半径约5800亿千米 。也就是说,这颗黑洞无限曲率(引力场)只影响半径约5800亿千米的一个球状空间 。
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黑洞奇点包含了黑洞全部质量,而宇宙奇点当然也包含了全部宇宙质量 。但奇点中的物质质量是以能量的形式存在的,这样宇宙大爆炸就是宇宙奇点以能量形式爆发,爆发的同时宇宙时空物质出现了 。
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