宇宙的前世今生,宇宙年齡怎樣算出的?宇宙誕生前世界什麼樣?

2019-08-27   科學信仰

喜愛天文的人絕對不會對這個名字陌生,哈勃。

哈勃是一位活躍在20世紀的美國天文學家,其一生對於天文事業做出過很多卓越的貢獻,更被尊稱為觀測宇宙學的開拓者。正是這位天文學家在宇宙觀測中發現了一個驚人的事實,那就是所有的星系都在相互遠離,哈勃在觀測中發現,越是距離遙遠的星系,它們背離的速度就越快,而這一發現就成為了後來宇宙膨脹理論的基礎。

現在我們已經確定了宇宙一直處於膨脹之中,而宇宙膨脹理論又成為了宇宙大爆炸理論的基礎。無論怎樣講,宇宙的大爆炸理論都是在現有認知水平下對於宇宙起源最有說服力的理論。

在宇宙大爆炸發生之前,現在我們所見的宇宙中的一切都是不存在的。

一切都只是一個點,我們稱其為奇點。這個奇點與我們通常所說的位於黑洞中心的奇點很是類似,只不過它的質量更大,如果非要加一個表示程度的形容詞,那就是無限。而與質量無限大相對應的則是體積無限小,簡而言,奇點就是一個質量無限大、密度無限大而體積無限小的點。

這個點以一種超越我們理解能力的方式存在著,在137億年前,不知道是什麼打破了平衡,它爆炸了。一瞬間、物質、空間、時間迸發而出,宇宙由此誕生。

誕生之初的宇宙一片熾熱,物質只能以基本形態存在其中,中子、電子、光子等等物質的基本形態是宇宙中的主角。

隨著宇宙持續膨脹、不斷冷卻,原子、分子以及更加複雜的物質形態才逐步出現。之後就是氣體、星雲、各式各樣的天體,宇宙逐漸走向秩序。

一個小問題,宇宙的年齡是如何確定為137億歲的?這就要回到剛才的宇宙膨脹理論上了,宇宙持續高速膨脹,且距離越遠的天體相互背離的速度就越快,目前所得出的宇宙膨脹率是一個超越了光速的數字。順便提一句,這並不違背光速最快原理。因為光速最快限制的是系統內部的物質運動速度,宇宙膨脹與之不同。

宇宙膨脹率超越了光速,而人之所以能夠視物是光線在視網膜上成像的結果,膨脹速度超越了光速就意味著遠處的光在有限的時間尺度下無法傳遞過來,所以我們能夠看到的最遠距離就是137億光年以外的宇宙,而在這個距離之外,無論有或沒有都與我們無關,那對於我們而言是無意義的。

所以我們就認為宇宙的年齡為137億歲。既然宇宙誕生於137億年之前,那麼在宇宙誕生之前,世界是什麼樣的?是什麼承載著宇宙的前身「奇點」?事實上這個提問本身並不準確,因為在宇宙誕生之前什麼也沒有。

之所以會產生「宇宙之前的世界」這樣的思考,是因為我們認為時間和空間這一構成世界的基礎組合是恆存的,實則不然。

時間、空間、物質都是隨奇點爆炸而生的。從微觀世界來看,時間的本質就是量子態計數,簡言之就是對物質變化的計量,如果包括基本粒子在內的所有物質都停止運動,那麼也就無從感受時間,時間也就不存在了。所以時間依賴於物質。

​而空間亦然,空間的本質是物質變化的結構呈現,因為有了物質的長寬高以及位置的變化,才有了空間的概念,所以空間一樣依賴於物質,時間和空間並稱為時空,不可分割。既然奇點爆炸前時空以及物質皆不存在,那麼世界便不存在,宇宙誕生之前的世界是「無」,不是空無一物,而是一切皆無。