宇宙大爆炸是什么原因引起的「到底是什么导致了宇宙大爆炸有果必有因大爆炸的因是什么」

关于宇宙的起源问题,一直是终极之谜。现代物理学研究发现,我们的宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸,所谓的“宇宙大爆炸”。

宇宙大爆炸理论,一开始只是一些物理学家以一种“戏谑”的方式进行的调侃而已:我们的宇宙不可能像爆炸一样“嘣”的一下就诞生了吧?

没想到这种调侃最后成为了宇宙起源很好的诠释。上世纪20年代,哈勃在观察遥远星系的运动情况时,发现它们都在加速远离我们的银河系。

这一发现诠释了我们的宇宙在不断膨胀,而且通过哈勃定律计算出,膨胀的速度越来越快。

那么问题来了,如果宇宙一直在膨胀,把时间倒推过去,宇宙应该在不断收缩。当收缩到一定程度,宇宙会呈现极度高温高压,体积非常小的状态,这种状态就被称为“奇点”。

我们的宇宙就诞生于“奇点”,奇点的突然爆炸诞生了今天我们看到的一切。

但问题又来了,我们都知道因果关系,有结果必然有原因,凡事不可能无缘无故发生。大爆炸理论虽然能诠释宇宙的起源问题,但仍然有一个大问题没有诠释:宇宙大爆炸的“因”到底是什么?奇点到底是怎么来的?

宇宙大爆炸理论认为,宇宙诞生于“无中生有”,也就是说“无”诞生了一切,我们的宇宙就是从无到有的过程。

但是,“无”怎么会诞生“有”呢?还有,“无”到底是什么?如何定义“无”?

很多时候,我们认为“无”就是真空状态,但其实并不是。

科学家曾努力制造出所谓的“真空”,但所谓的真空并不是“什么都没有”,虽然看起来好像什么都没有,但还有很多我们看不到的东西存在。比如说能量,辐射,无处不在的中微子等等。

我们通常所说的真空,只是没有物质(看得见的物质)而已。

宇宙大爆炸强调的“无中生有”是绝对真空,没有辐射,没有中微子,也没有能量,甚至没有时间和空间。

但按照量子力学诠释,绝对真空中也不是“什么都没有”,不确定性原理告诉我们,真空中会随机衍生出虚粒子对,然后瞬间消失。这些虚粒子对就是能量。

虚粒子对的能量和出现的时间只要满足不确定性原理,就可以随机出现。

说白了,只要持续时间足够短,任何事情都可能发生,这也是为什么量子隧穿可以随机上演,微观粒子可以随机穿越它的能量势垒。就好像你面对一堵5米高的墙,无论如何你都翻越不过去,这堵墙(5米)就是你的“能量势垒”。但在足够短的时间内,你有一定几率瞬间穿越那堵墙。

但现实中我们都知道那不会发生,因为你包含的能量太大了,这就要求时间必须足够短,才能满足不确定性原理。

回到正题,量子起伏(量子涨落)衍生出来的虚粒子对就是能量,而宇宙正是起源于那种“量子状态”。所以,所谓的“无中生有”中的“无”并不是“什么都没有”,“无”代表的是一种状态。

这与我们古代“混沌”状态思想有一定的相似性,不得不佩服古代人的思想智慧。

宇宙大爆炸是什么原因引起的「到底是什么导致了宇宙大爆炸有果必有因大爆炸的因是什么」

为什么宇宙会发生大爆炸,是什么原因导致的?

为什么会有宇宙大爆炸这是个非常简单而又非常复杂的问题,简单是因为每一个听过宇宙大爆炸理论的人都能提出来,复杂是因为没有任何人包括任何一位科学家能在现有理论基础上回答它。


宇宙大爆炸

宇宙大问题——奇点疑难

众所周知,宇宙大爆炸理论是根据美国天文学家哈勃发现的星系阶梯红移的观测结果,基于广义相对论提出来的,后来由霍金和彭罗斯通过广义相对论证明它必然来自于一个奇点,而这个奇点是所有宇宙物理规律失效的地方,无一例外,所有的已知物理规律都将失效,包括广义相对论本身。也就是广义相对论预言了奇点又同时预言了自身在奇点失效……


霍金(中)和彭罗斯(右)

也就是说我们目前没有任何成熟可靠的理论能帮助我们解释宇宙是怎样大爆炸的。然而虽然可靠的理论没有,不可靠的还是有的……科学家提出了一些关于宇宙创生的相关假说,虽然没有成熟的物理理论作为基础,但假装解决一下也无妨。下面我要编故事了,嗯,我…编的……

第零种力——宇宙的第一推动

在很久很久以前,宇宙里什么都没有,忽然间一个能量涨落产生了一对奇点,其中一个是能量为正的奇点,为了无中生有下的总能量守恒(为0),会同时出现一个能量为负的奇点。正负奇点迅速分开并在目前未知的原因下急速膨胀,正的奇点就产生了我们的宇宙。至于那个未知原因,这可能是第零种力导致的……嗯,就是现在自然界四种力都还没产生时的相互作用力导致的……而那第零种力在奇点消失后就消失了……


膨胀的宇宙

第零种力会重新出现吗?

那么问题来了,如果现在重新坍缩产生奇点,第零种力会重新出现吗?这有两种可能:

一种是必须整个宇宙恢复到宇宙大爆炸奇点时才能出现。这是最有可能的情况,因此当宇宙重新坍缩回大爆炸奇点时,第零种力将重新出现并重新引起宇宙大爆炸,周而复始……这就变成弗里德曼的动态宇宙模型里那个脉动的宇宙。

另一种可能是恒星坍缩到黑洞奇点时即可产生。然而这样问题又来了,坍缩到奇点就产生第零种力,奇点又会马上发生膨胀,这样奇点就无法形成了,重新膨胀的奇点又导致黑洞无法形成,可是我们的宇宙明明有黑洞啊……这怎么破?其实这很简单:就是正常恒星坍缩无法产生零维的奇点,因为只有完美的完全对称坍缩成球对称的史瓦西黑洞才能产生真正意义上的零维奇点,也就是它的角动量必须严格为零。然而这只是个理想状态,实际上基本无法实现,在通常情况下恒星坍缩由于存在初始的自转和非严格对称的坍缩,会产生一个带有自旋的克尔黑洞,而这种带自旋的克尔黑洞并不会形成零维的奇点,而是形成一个一维的奇环,这样就可以避免第零种力的产生……


带自旋的克尔黑洞

为什么需要这一种力?

虚构这种力可以解释宇宙怎么开始,也突破了奇点的物理学禁地,我们只需要假设存在这样一种力,就能解决奇点为什么会膨胀的问题,因为只要这种力存在,它就只能膨胀……这样我们无需再知道奇点里任何其它的物理规律。

在目前的某些理论假设里,奇点处自然界的四种力还没有分离,统一为一种未知的力——超力。但这超力似乎并不能解释奇点为什么会膨胀,而且它与目前自然界的四种力相关,目前的四种力都是从超力中相继分离出来的。因此它实际上并不适合解释奇点膨胀。而如果我们假设了第零种力,那么超力就是在奇点膨胀、第零种力消失后的超高能状态下出现的。也就是说超力是宇宙大爆炸后产生的第一种相互作用力,然后随着膨胀宇宙温度急速下降后才相继分离出目前已知的自然界四种力,首先分离出的是引力,然后是强核力,最后是电磁力和弱核力。


自然界的四种相互作用力

理论预言

我们假设黑洞奇点处第零种力会重新出现的情况下,可以预言无自旋的奇点永远无法出现,因为第五种力会终结“奇点”这种状态。至于科学家有没有办法制造一个无自旋的奇点……我觉得有点难……


无自旋的奇点

结语

以上纯属个人观点,请自行斟酌,欢迎留言讨论。实际上目前人类的已有理论和已知物理规律还不足以解释宇宙为什么会发生大爆炸,所有你听到的观点都是假说。

宇宙大爆炸是什么原因引起的「到底是什么导致了宇宙大爆炸有果必有因大爆炸的因是什么」

宇宙大爆炸,是什么引起的?

整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中,后来发生了大爆炸,碎片向四面八方散开,形成了我们的宇宙。美籍俄国天体物理学家伽莫夫第一次将广义相对论融入到宇宙理论中,提出了热大爆炸宇宙学模型:宇宙开始于高温、高密度的原始物质,最初的温度超过几十亿度,随着温度的继续下降,宇宙开始膨胀。 大爆炸理论是关于宇宙形成的最有影响的一种学说,大爆炸理论诞生于20世纪20年代,在40年代得到补充和发展,但一直寂寂无闻。 40年代美国天体物理学家伽莫夫等人正式提出了宇宙大爆炸理论。该理论认为,宇宙在遥远的过去曾处于一种极度高温和极大密度的状态,这种状态被形象地称为“原始火球”。所谓原始火球也就是一个无限小的点,现在的宇宙仍会继续膨胀,也就是无限大,有可能宇宙爆炸的能量散发到极限的时候,宇宙又会变成一个原始火焰即无限小的点以后,火球爆炸,宇宙就开始膨胀,物质密度逐渐变稀,温度也逐渐降低,直到今天的状态。这个理论能自然地说明河外天体的谱线红移现象,也能圆满地解释许多天体物理学问题。直到50年代,人们才开始广泛注意这个理论。 60年代,彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸理论的新的有力证据,他们发现了宇宙背景辐射,后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸时留下的遗迹,从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。他们也因此获1978年诺贝尔物理学奖。 20世纪科学的智慧和毅力在霍金的身上得到了集中的体现。他对于宇宙起源后10-43秒以来的宇宙演化图景作了清晰的阐释. 宇宙的起源:最初是比原子还要小的奇点,然后是大爆炸,通过大爆炸的能量形成了一些基本粒子,这些粒子在能量的作用下,逐渐形成了宇宙中的各种物质。至此,大爆炸宇宙模型成为最有说服力的宇宙图景理论。然而,至今宇宙大爆炸理论仍然缺乏大量实验的支持,而且我们尚不知晓宇宙开始爆炸和爆炸前的图景。

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