宇宙之初宇宙是什么?对于人类来说,宇宙就是“一切”,因为宇宙是所有时间和空间的总和,宇宙空间中的一切物质和能量都是宇宙的一部分,现在理论认为宇宙诞生于138.2亿年前的一场大爆炸,在大爆炸之前不存在时间也不存在空间,只存在一个“奇点”,这个奇点无穷小,密度无穷大,热量无限高,奇点爆炸后创造出了整个宇宙。

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大爆炸宇宙论认为,早期的宇宙的热量和物质密度都要比现在更高,但是随着宇宙的膨胀,温度不断的降低,聚集在一起的物质也逐渐分离,氢元素在引力的影响下和氦元素一起组成恒星,内部开始进行核聚变,创造出了更重的元素,恒星内部的核聚变在铁元素出现后逐渐停止,但是恒星后续的演化会创造出其他更重的元素。人类身体绝大部分的化学元素都是在恒星中形成的,甚至要比太阳系更古老。

大爆炸理论在很长一段时间内都不被科学家认可,当时大部分科学家在一开始都认为宇宙是永恒存在的,特别是爱因斯坦,他直到哈勃证明了宇宙在膨胀之后才愿意相信宇宙诞生于一场大爆炸。这是因为宗教和科学对立导致的,几乎所有的宗教都认为宇宙是神在某个时间点创造的,如果宇宙真的源自于一场大爆炸,很难解释这个大爆炸是怎么出现的,反而会导致更多问题出现,不如认为宇宙永恒存在。

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当时的主流观点都在推翻宗教理论对思想的束缚,大爆炸理论和神学中上帝创造宇宙的观点很相似,所以大爆炸理论在一开始不被认可,爱因斯坦在计算的时候早就发现宇宙并不是稳定永恒存在的,他不愿意相信这样的宇宙观,创造出了宇宙学常数来维持静态宇宙的计算结果。

宇宙大爆炸理论建立于两个假设:第一个假设是物理定律的普适性。第二个假设是宇宙学原理的正确性。首先,科学已经证明,从宇宙诞生之后物理学精细结构常数几乎没有发生过变化,这就证明自从宇宙诞生,物理学定律就没有发生过变化,人类的物理定律在整个宇宙绝大部分地方都适用,除了在黑洞附近和小于普朗克尺度的时候,物理学定律都不会出现错误。宇宙学原理指的是宇宙大尺度物质分布是均匀的,并且从大尺度物质分布来观察,整个宇宙是各向同性的。目前宇宙微波背景辐射证明,宇宙学原理是真实成立,如果有办法观察整个宇宙的话,就可以发现宇宙不同区域的物质分布很均匀,整个宇宙的各个部分都没有差别。

在1929年,埃德温·哈勃在观察宇宙的时候发现了一个很有趣的现象,距离地球比较远的星系在远离我们,距离地球比较近的星系在向着我们靠近,距离我们越远的星系,远离我们的速度就越快,这代表宇宙本身在不断的膨胀!这个现象证明宇宙并不是静止的,而在不断的运动,哈勃定律成为了宇宙大爆炸理论有力的证据。大爆炸理论才真正被科学家重视,随着量子力学的发展和其他科学家的共同努力,大爆炸宇宙模型逐渐完善。

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结合量子力学和相对论,我们已经可以比较清晰的描述宇宙大爆炸之后发生的事情,但是对于宇宙大爆炸之前发生的事情仍然一无所知,现在物理学对大爆炸之前的事情避而不谈,认为奇点的诞生和奇点爆炸是宇宙诞生的必然过程。一个更让人遗憾的问题出现了,宇宙大爆炸之前到底有什么?著名的物理学罗杰·彭罗斯提出了这样一个观点:宇宙在不断的“循环”!

彭罗斯不仅仅是一位物理学家,他还是著名的诺奖得主,他的大部分研究都和数学相关,现代宇宙学的基础数学框架就是他和霍金一起构建的,同时他对于黑洞演化的相关研究成为了广义相对论有力的证据之一,因此他获得了诺贝尔物理学奖项。他曾经提出过这样一个宇宙观“共形循环宇宙论”,还发表了一篇论文来支持这个理论,并且彭罗斯在个人著作中也多次说出了同样的观点,在论文中他声称找到了30多个“霍金点”,这些霍金点如果被证实存在,就是共循环宇宙论的证据之一。

如果可以证实共循环宇宙论的话,我们对于宇宙起源的看法会被完全颠覆,这个理论认为我们的宇宙并不是从虚无中诞生的,而是在上一个死亡的宇宙中出现,宇宙在不断的“循环”,就如同恒星一样,老的恒星死亡会促使新的恒星诞生,我们的宇宙也是在上一个宇宙死亡后诞生的。为什么会出现这样的观点呢?首先,宇宙存在一个“起点”,也就是宇宙大爆炸,那么宇宙很可能存在一个“结局”,因为宇宙不可能永远膨胀下去,在未来的某一天宇宙肯定会膨胀到极限,发生“大撕裂”或者是“大收缩”,大撕裂指的是宇宙空间在膨胀到一定程度后空间被撕裂,而大收缩指的是宇宙空间在膨胀到一定程度后无法膨胀,向内收缩重新成为一个奇点。

彭罗斯认为,旧宇宙会存留下一些证据留在新的宇宙中,这个证据就是“霍金点”,霍金点指的是黑洞蒸发死亡后留下的痕迹。这个观点基于霍金提出的“霍金辐射”,在这个理论中黑洞也不可能永恒存在,虽然所有的物质和信息进入黑洞后就无法离开,但是黑洞本身会根据量子力学不断的丢失质量,如果没有外来物质进入黑洞的话,黑洞就会在漫长的时间后完全“蒸发”,最后发生一场剧烈的爆炸,先前被黑洞吸入的物质蕴含的信息都会在这场爆炸中重返宇宙,并不违反信息守恒。

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黑洞蒸发后留下的痕迹就是“霍金点”,彭罗斯认为,上一个宇宙中超大质量黑洞完全蒸发后留下的痕迹会存留到我们的宇宙,他在宇宙微波背景图中找到了大约30个左右的“霍金点”,他希望可以证实这些霍金点的真实性,从而证实他的“共循环宇宙论”。超大质量黑洞想要完全蒸发需要的时间无比漫长,共循环宇宙论基于热力学第二定律适用于整个宇宙的情况下,宇宙不断的“熵增”,未来的宇宙有序度会越来越低,最终会在引力的影响下形成多个超大质量黑洞,这些黑洞相互碰撞,让整个宇宙坍塌收缩,新的宇宙出现,这些黑洞留下了痕迹,变成了“霍金点”。

彭罗斯认为,他找到的霍金点就是支持共循环宇宙的证据,我们的宇宙或许真的是永恒存在的,没有开端也没有结局,只是不断的重蹈覆辙,不断的诞生又消失。其实人类现在的物理理论还不够完善,不论是大爆炸理论还是共循环宇宙论都存在一些无法解释的问题,因为人类现在的科技水平有限,有很多理论都需要人类离开地球进入宇宙中才能证实,比如说彭罗斯提出的霍金点,如果人类可以近距离观察就可以证实这个理论了,可惜的是人类现在科技有限,还需要漫长的时间积累,未来才能证实这些颠覆性的理论。