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密度无穷大的奇点,它到底是接近无穷大还是无穷大?

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天文在线 2021-10-22 10:12

宇宙大爆炸相关的内容都会提到一个密度无穷大的奇点,那它到底是接近无穷大还是无穷大?

【答案1】

你已知的有关奇点的概念可能都有些误导。

数学概念中的奇点是这样的:

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上图所示的是y=1/x2曲线,当x=0时,y无穷大。

这也就意味着在该公式中,x不能等于0,且x越接近于0,y越大(仍有歧义)。x=0时,该公式没有意义,因为结果并非过大或是过小,亦不是无极限,而是不存在。

在物理学中,奇点的定义是类似的,即在标准宇宙学中,宇宙大爆炸的那一瞬间t(时间)等于0,但它并不是宇宙的一部分。那一瞬间,宇宙的密度不大不小,也并非无极限,而是不存在(就此而言,时间不可能小于等于0)。

t接近0时,宇宙的密度十分大,大到足以让量子效应在引力中发挥作用。这时候,所有描绘事物的语言都会失色,因为我们尚未有一个可行的量子引力理论。因此,一旦有修正过后的公式能够解释量子引力,我们也许就能够得知大爆炸的起始点到底是不是宇宙的一部分。但是在标准宇宙学(不存在量子引力)的范围中,大爆炸瞬间并不属于现存的宇宙。奇点之所以被称为奇点,正是因为它是在宇宙中消失的一个点。我们尚且无法找到它,就像找不到y=1/x2中x=0时的答案。

【答案2】

下文将会用简单的逻辑方法来阐述,无需较高的数学背景。

奇点既不是无限的,也不是有限的,它甚至不是一个物理实体。它只是人们收集当前的宇宙数据,反向推演宇宙历史,并将其压缩成一个小而密的质点而导致的结果。换句话说,奇点只是一个数学结构。

如果奇点确实是一个热而致密的物体,那么它的起源是什么?没有起源,就没有实际的物体。科学世界中的每一件事物都必须有可被证实的源头,否则任何人都可以随意编造,无凭无据。

除非能够追根溯源,不然奇点、量子泡沫、膜、真空能都将只能是超现实主义下的产物。

时空是连续的,宇宙中的一切都必须在四维空间的原点处有一个起点,无法凭空出现。

在进一步讨论之前,先介绍一些专业术语的定义:

1. 宇宙(Cosmos)——这是所有二元世界和创造它们的虚无的总和,拥有无限的时间和空间。

2. 我们所在的宇宙(Our Universe)——包含普通物质和能量的我们熟知的空间。

3. 反宇宙(Anti-universe)——由反物质构成的宇宙,包含暗物质和暗能量。

4. 二元宇宙系统(Binary Universe System)——每一个宇宙空间都有一个反宇宙与之相平衡,而证明反宇宙存在的证据就是暗物质和暗能量。我们的宇宙就是一个双元系统,但暗物质与普通物质交织在一起,有可能你的身边就有一小部分暗物质存在。

5. 暗物质/暗能量(Dark Matter/Dark Energy)——暗物质是在宇宙膨胀过程中由反向波形成的不可见的物质,而暗能量则来自于暗物质,就像普通能量来自普通物质一样。

6. 虚无(Nothingness)——这是最难理解的概念,由于我们几乎对它一无所知,所以无法对其下准确的定义。在宇宙中,没有有形的物体可以与之比较。虚无中没有物质,没有能量,没有希格斯场,只有无尽的空间,它存在于浩瀚无垠的宇宙中,亦可能存在于虫洞中。在数学上和逻辑上,虚无可以被三段论定义:

a. 如果虚无=0,

b. 0=(+1)+(-1),

c. 那么(+1)宇宙和(-1)宇宙皆来自于(0)虚无。进一步说,我们所在的宇宙和反宇宙是同时诞生的。

同样,奇点也是如此。只有拥有一个反奇点与之平衡,奇点才存在。这样一来,当时间位于原点时,这个宇宙才平衡。

然而,大爆炸可以简单地用大分离来解释(见下图):

换言之,正是引力对排斥力的作用为宇宙大爆炸(或是奇点)提供了能量。

有趣的是,所有的物理定律都可以用这样一个事实来解释:当某物被拆分时,这些碎片会想要重组到一起。

例如,当你使用电池时,你会把正电荷和负电荷分开。然而它们回到一起时,才能以电磁动力的形式提供能量。

又或是当一个物体从地板上被举起放在桌子上时,它会想要再次回到地板上,这就是引力产生的现象。

所以一旦两个宇宙空间完成分离,只要各自的熵保持稳定,两个空间便不会回归到虚无。

例如,暗物质的粒子,可能是超级粒子,是不对称的,相当于规则粒子。这样一来,在大分离仍然存在吸引力,空间湮灭不会发生的情况下,两个相似但不对称的粒子之间便产生了电位差/电压。

大分离时产生的电位差产生了势能(PE),它被包含在任何系统的总能量中,包括EM和强/弱核力和重力。

所有这些由于大分离而储存的能量都包含在由常规物质组成的宇宙和由暗物质组成的反宇宙中。

换言之,大分离=宇宙大爆炸=总能量=势能+动能=两个宇宙中所有的能量。

但就像一块电池,当所有的能量都用完时,热寂就会自然而然地发生,导致宇宙再次遁入虚无。

因此,导致大爆炸的大分离,其概念与单纯的奇点的数学构造相比,具有更大的逻辑价值。

总的来说,奇点的主要谜团在于,它从何而来以及如何解释其中所包含的难以置信的力量。

BY: quora

FY: 忙碌的北門

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