【腦洞系列】既然宇宙誕生於138億年前,那在宇宙誕生之前,又存在著什麼?

爱是微笑 2021/09/22 檢舉 我要評論

宇宙萬物從何而來?對此,「大爆炸宇宙論」給出的解釋是,宇宙萬物誕生於138億年前的一次「宇宙大爆炸」,在這個過程中,一個緻密熾熱的「奇點」不斷地膨脹,最終演化成了我們現在所看到的宇宙萬物。

儘管這種觀點令人感到匪夷所思,但是因為有大量的觀測資料以及相關理論的支援,所以「大爆炸宇宙論」得到了科學界的普遍認同。但問題是,既然宇宙誕生於138億年前,那在宇宙誕生之前,又存在著什麼呢?其實這個問題並沒有確定的答案,就目前來看,科學家只能提出一些假設,例如以下幾種。

振盪宇宙假說

因為引力是長程力,從理論上來講,其作用范圍是無限遠的,所以儘管宇宙目前處於膨脹狀態之中,但它卻不會永遠膨脹下去,在引力的作用下,宇宙的膨脹會越來越慢直到完全停止,在此之後,宇宙就會開始持續收縮。

當宇宙收縮到極致的時候,就成為了一個「奇點」,在此之後,「宇宙大爆炸」又會再一次發生,於是宇宙又會重新膨脹,直到下一次收縮……如此周而復始,永無盡頭。

膜宇宙假說

「膜宇宙」模型的理論依據來自於「M理論」,該模型假設了一種被稱為「體宇宙」的高維空間,並認為在這個高維空間裡存在著大量的「宇宙膜」,由於所有的「宇宙膜」都會受到引力的作用,所以它們之間就可能會發生碰撞,而所謂的「宇宙大爆炸」,其實就是「宇宙膜」之間的一次碰撞。

泡泡宇宙假說

該假說認為,我們所處的宇宙其實只是一個「泡泡宇宙」,而除了我們這個「泡泡宇宙」之外,還存在著數之不盡的其它「泡泡宇宙」,每一個「泡泡宇宙」都擁有不同的宇宙學常數,以及不同性質的基本粒子。

所有的「泡泡宇宙」都存在於「元宇宙」之中,而「元宇宙」則是一個永恆的存在,在無邊無際的「元宇宙」之中,「泡泡宇宙」不斷地生成,隨後膨脹,當膨脹到極限的時候就會破裂,然後回歸「元宇宙」。

混沌假說

這種假說可以簡單地描述為,在宇宙誕生之前,並不存在物質、時間和空間,也就沒有了任何的因果關係,除了處於混沌狀態的能量之外,什麼都沒有。

黑洞宇宙假說

從理論上來講,所有具備質量的物體都可以成為一個黑洞,前提是該物體的自然半徑小於其史瓦西半徑,例如地球的史瓦西半徑大約為0.9公分,也就是說,如果將地球的半徑壓縮至0.9公分以下(保持質量不變),那麼地球就會成為一個黑洞。

史瓦西半徑的計算公式為:「R = 2GM/c^2」(G為引力常數、M為物體質量、c為光速),可以看到,史瓦西半徑與物體的質量是正比例關係,而我們都知道,一個物體的自然半徑與其質量的立方根是正比例關係。

由此可知,假如一個物體的質量一直在增加,那麼其史瓦西半徑的增長速度就會比自然半徑快得多,當物體的質量增加到一定程度的時候,其史瓦西半徑就會超過自然半徑。

有意思的是,將可觀測宇宙的質量估算值代入史瓦西半徑的計算公式,就可以得出可觀測宇宙的史瓦西半徑為140億光年左右,這與可觀測宇宙的自然半徑非常接近。

這就是黑洞宇宙假說的理論依據,該假說認為,我們所在的宇宙空間很可能就是一個巨大黑洞的內部,而我們所觀測到的宇宙膨脹,其實是因為這個黑洞在不斷地吸收外部空間的物質和能量,從而造成了自身的體積不斷增大。

高維度宇宙投影假說

如上圖所示,當一個三維球體通過一個二維空間時,它在二維空間中的投影過程為:最初是一個點,然後變成一個二維的圓,接著這個圓會漸漸變大,當其直徑達到了三維球體的直徑之後,這個圓又會逐漸變小,直到最後消失。

由此我們可以推測出,當一個四維球體通過一個三維空間時,它在三維空間的投影過程就應該是:最初是一個點,然後變成一個三維的球體,接著這個球體會漸漸變大,當其直徑達到了四維球體的直徑之後又會逐漸變小,直到最後消失。

高維度宇宙投影假說認為,我們所處的宇宙可能就是一個高維宇宙在通過三維空間時的三維投影,所謂的「奇點」,其實是這個高維宇宙剛剛接觸到三維空間時的那個「點」,而由於目前投影過程正處於上述的「漸漸變大」這個階段,因此我們就會觀測到「宇宙膨脹」這種現象。

結語

不得不說,科學家們的想象力也是蠻豐富的,為了解釋宇宙誕生之前存在著什麼,他們也是費了不少的心思。雖然上述觀點都只是沒有經過證實的假設,但確實還是可以自圓其說,或許在遙遠的未來,這些假設中的某一個真的能夠得到證實,你覺得呢?




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