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137亿年前的宇宙是什么样子?科学家们脑洞大开,提出了很多猜想

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发表于 2020-2-23 22:35:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
根据目前科学界的主流观点“大爆炸理论”的描述,我们所处的宇宙来自于一个体积极小、密度和温度都极高的奇点。在大约137亿年前,这个难以形容的奇点发生了无以伦比的爆炸,并在随后一系列的过程中渐渐形成了现在的宇宙。
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好吧,既然大多数科学家们都这样讲,那么我们也可以勉强接受这个看起来很离谱的理论。但令人困惑的是,关于宇宙的过去,大爆炸理论似乎只描述到奇点就停止了,而137亿年前的宇宙是什么样子,科学家却没有给出清晰的答案。

宇宙大爆炸之前到底发生了什么?总不可能什么都没有吧?

在过去的日子里,科学家观测到宇宙正处于一个加速膨胀的状态,于是他们就将这个现象与现代物理学的相关理论相结合,试图通过时间回溯的方式来解释宇宙的起源。可以看到,这个时间回溯的过程,其实就是宇宙的体积不断缩小,以及温度和密度不断升高的过程。
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需要指出的是,在对宇宙进行时间回溯的时候,除了推测出在过去的某个时间点,宇宙缩小到什么程度以外,科学家还必须用相关的理论来解释宇宙在这个时间点的状态,否则的话这样的研究工作就没有什么意义了。现在我们来大致了解一下,目前这项研究工作进行到哪一步了。

时间回溯到大爆炸后10^-32秒,可观测宇宙已经缩小到大概一粒米那么大,由于温度和密度都非常高,希格斯场无法发挥作用,因此所有的基本粒子都不具备质量,此时它们的运动速度均为光速,与此同时,电磁力和弱相互作用力也统一成了电弱力。
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这个时间段被称为“电弱时代”(Electroweak Era),现有的物理学理论能够很好地解释在这一阶段的宇宙状态,并且还可以在大型强子对撞机中得到验证。而时间再往前回溯,物理学的相关理论就显得有点力不从心了。

时间回溯到大爆炸后10^-35秒,此时宇宙的温度和密度进一步地提升,而强相互作用力也与电弱力结合在一起。这个时间段被称为“大一统时代”(Grand Unified Era),这就是现代物理学能够解释的极限了,值得注意的是,虽然目前的相关理论能够解释宇宙在这个时间段的状态,但是很多都仅限于理论层面,科学家无法通过实验来验证它们的正确性。
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时间回溯到大爆炸后10^-43秒(普朗克时间),此时宇宙的温度达到了10^32K(普朗克温度),根据理论推演,在这个时间点,宇宙中的四大基本力将全部结合起来。这个时间段被称为“普朗克时代”(Plank Era),然而很遗憾的是,目前并没有任何的理论能够解释此时宇宙所处这种状态。

讲了这么多,只是想让大家明白一件事,即所谓的奇点并不是指位于空间的某一个点,而是指宇宙所处的一种状态。按理来讲,我们完全可以将宇宙回溯到更加遥远的过去,但是因为我们的物理学无法解释宇宙在这个时间段的状态,所以宇宙在“普朗克时代”最初的那个时间点所处的状态,就成了现代物理学无法解释的奇点。
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简单地讲,就是从宇宙大爆炸那一刻开始,由于没有理论支持,再去回溯宇宙的过去就显得没有意义了。然而科学家们并未就此放弃,虽然没有理论支持,但是我们可以猜啊,对不对?关于137亿年前的宇宙是什么样子,科学家们脑洞大开,提出了很多猜想来试图解释宇宙大爆炸之前发生了什么,下面我们就挑几个严肃点的来给大家介绍一下。

1、宇宙大爆炸之前是“无”

这个无趣的观点认为,在宇宙大爆炸之前,没有空间也没有时间,更没有物质,除了极度致密的能量以外,是什么都没有的“无”。

2、振荡宇宙

该观点认为,当宇宙膨胀到一定和程度后,就会转为收缩的状态,并一直持续到整个宇宙收缩为一个体积极小的点,而当收缩达到极致的时候,宇宙又会再一次膨胀,如此无尽地循环。

3、高维宇宙

根据M理论,我们所处的宇宙,可能是产生于高维宇宙膜的撕裂或者碰撞。

4、时空之门
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根据平行宇宙理论,在无数个平行宇宙里,假如有一个平行宇宙中的某一个黑洞吞噬了足够的质量,它的核心就可能转变成高度致密的能量体。在这种情况下,这个黑洞会把时空极度扭曲,并最终打开时空之门,将其拥有的能量喷发到一个未知的区域。当能量释放完毕后,时空之门也就关闭了,而这个黑洞在这片区域留下的各种高能粒子,就慢慢演化成了现在的我们所处的宇宙。

5、泡泡宇宙
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这个有趣的观点认为,我们所处的宇宙诞生于“元宇宙”,这个“元宇宙”是一个永恒的存在,它就像一口正在熬胶的大锅一样,不断地生成各种“泡泡”,每一个“泡泡”都可能成为一个宇宙,并且物理规则完全不一样。当一个“泡泡宇宙”膨胀到一定的程度后,它就会破裂,然后重新回到“元宇宙”里。

6、永恒宇宙
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这个观点厉害了,因为它直接否定了宇宙膨胀的现象,当然也就否定了奇点的存在了。该观点认为,宇宙本身就是一个永恒的存在,而我们观测到的星系红移,其实并不是因为宇宙膨胀所致,而是因为其他的一些某些未知机制造成的,比如说能量和质量的变化也可以造成红移现象的发生。

不得不说,其实科学家们的脑洞也很大,为了解释宇宙大爆炸之前到底发生了什么,他们也是费尽了心思。虽然这些观点大多都缺乏理论的支持,但是他们也为我们提供了一些思路,无限的宇宙就意味着无限的可能,说不定这些观点中的某一个还真的就猜对了。

科学家们脑洞大开,用不同的观点为我们描述137亿年前的宇宙是什么样子,对此,你最认同上述的哪种观点呢?欢迎大家留言讨论,同时也欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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发表于 2020-2-23 22:35:31 | 显示全部楼层
我认为,天下大事,分分合合。宇宙也是一样,也是分分合合。空间是极大的,物质是极少的,若干时间就会出现这样那样的不同的星球。
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