针对宇宙起源的奇点,我们有必要明确两点:
首先,奇点并非指空间中的特定位置。
其次,宇宙大爆炸并非始于一个尺寸有限的点。
那么,究竟何为奇点呢?
奇点这个概念本质上是数学的抽象,换句话说,它是一个数学领域中的难题,超出了常规数学工具的处理范畴。
我们可以这样通俗地解释:许多人对数学函数有所了解,以函数f(x)=1/x为例,当x=0时,函数值趋于无穷大。然而,无穷大并不是一个有明确定义的数值,数学上将x=0点视为该函数的奇点。
确切地说,我们的宇宙并非源自一个无限小的点的爆炸,虽然这种说法常被使用,并且可以帮助我们简化理解,但我们必须明白这个说法并不严格准确。那么,奇点的真正含义是什么呢?
在20世纪20年代,美国天文学家哈勃通过观察远方星系的移动,偶然间发现了星系红移的现象。这表明远方的星系正在加速远离我们,同样也意味着宇宙正在膨胀。
如果逆向追溯宇宙膨胀的过程,我们不难发现宇宙原本是一个体积极小、密度和温度极高的状态,而这一状态无效于我们已知的任何自然法则,这就是所谓的奇点。
经典物理学的领域并不承认无限的概念,因为无限概念是抽象的,而物理学处理的却是具体的实体。因此,奇点是经典物理学的失效点。
实际上,哪怕不遇到奇点,任何比普朗克长度更微小的尺度也会导致我们现有的物理定律失效,因为普朗克长度是已知的最小有意义的长度单位。任何小于这一尺度的长度都是没有实际意义的。
普朗克长度尽管近乎于零,却始终比零要大一些。换言之,所谓的奇点不过是数学上假定的概念,对我们来说并不存在实际意义。
就如同黑洞中心的奇点描述一样,黑洞体积无穷小的点,事实上正表明了我们对奇点状态的具体描述能力的匮乏。
人类无法具体描述奇点,部分学者认为奇点并不属于我们所在的世界,而是属于“超时空”或“高维度”的存在。
宇宙大爆炸的瞬间,原本并不存在四种基本作用力,只有一种统称为“超力”的力量。随着宇宙膨胀,温度和密度的降低,这股力量逐渐分解为四种基本作用力。
试图通过四维时空的视角来理解奇点几乎是徒劳的,因为人类所处的正是四维时空,而奇点完全超越了我们的时空范畴。
然而,可以肯定的是,在宇宙大爆炸的瞬间,即奇点状态,时间和空间的概念是全然不存在的。奇点本身就是空间,它没有空间的定位,也没有“外部”的概念,一切事物都包含其中。
通常情况下,通俗易懂的解释意味着不够严谨。但在科普工作中,我们不得不通过通俗的解释来帮助人们理解科学概念,毕竟普通人很难以专业视角理解科学。有时,通俗的解释反而更加有效,至少在面对复杂的专业术语和数学公式时,严谨性的提高并不一定带来实际的科普效果。
说得直白些,奇点就是现代物理学理论中的盲点,随着科学理论的不断进步,科学家们将不断揭示未知领域,从而使奇点在物理学上变得不再神秘。
此外,宇宙大爆炸理论本质上仍属假说和猜测,尽管有诸多证据支持,但它本身并不能完全解释大爆炸的具体过程以及原因,更无法揭示“大爆炸之前”的奥秘。
要解答这些问题,我们需要更深入的理论,如弦理论、超弦理论或M理论,这些理论都涉及到高维空间的观念。
或许,量子力学的神秘现象能向我们提供一种启示,奇点可能就是巨大的量子涨落的结果。如果这一理论成立,意味着可能存在许多其他奇点,甚至无数个奇点,因为量子涨落是随机发生的,从理论上讲可以产生无限多个巨大的量子涨落。那么,我们的宇宙之外可能依然是其他宇宙,也就是所谓的平行宇宙。
然而,这些观点目前仍停留在猜想阶段,即便量子力学也无法完全解答奇点的谜团,尽管它涉及的是基本粒子等微观领域,但依然属于普朗克长度以上的尺度!