到底是什麼,讓這宇宙掙脫於混沌?竟然不是它!

2023-11-17   天文在線

原標題:到底是什麼,讓這宇宙掙脫於混沌?竟然不是它!

簡單回答,我們不知道宇宙是如何形成的,但是大多數天體物理學家認為,宇宙始於大爆炸。

何時,我們才能成功發現宇宙的起始呢?大爆炸竟然只是一個...

一個藝術家對大爆炸產生多個星系的構想。

(圖片來源:Mark Garlick/科學圖片庫/Getty Images)眾所周知,我們生活在一個「不斷膨脹」的宇宙中。

這意味著,整個宇宙每天都在變大,也意味著,過去的宇宙比現在小。

物理學表明,如果把磁帶倒得足夠遠,我們的宇宙曾經是一個無限小、密度無限大的點——一個奇點。

大多數物理學家認為這一點在宇宙大爆炸中擴大了,但由於所有已知的物理學都在宇宙初期盛行的極端條件下崩潰,所以很難有把握地說在宇宙最初的時刻發生了什麼。

時光倒流

在宇宙歷史的大部分時間裡,它都點綴著類似的天體,就像現在一樣——它們只是靠得更近了。

例如,當我們的宇宙還不到38萬年的時候,宇宙的體積比現在小100萬倍,它的平均溫度約為10000開爾文。

它的溫度和密度很高,以至於形成了一種等離子體,一種原子被撕裂成質子、中子和電子的物質狀態。

然而,我們在太空和地球上的許多其他情況下都會遇到等離子體,所以我們對它們的工作原理已經有了解了。

可是,越往前進,物理就變得越複雜。

當宇宙誕生十幾分鐘時,它是一團由質子、中子和電子組成的濃湯,仍然由我們用來理解核彈和核反應堆的相同物理學所控制。

然而,如果我們回溯到更早的時候,事情就變得非常粗顯而易見。

當我們試圖理解宇宙時,它還不到一秒,我們沒有物理理論可以應對宇宙所經歷的瘋狂的高溫和壓力。

我們所有的物理理論「崩潰」了,我們不知道粒子、力和場在這些條件下是如何運作的。

奇點的誕生

物理學家可以用愛因斯坦的廣義相對論來描繪宇宙的增長情況,廣義相對論將宇宙的內容,也可以與其膨脹的歷史聯繫起來。

但是愛因斯坦的理論有一個致命的缺陷!

如果我們遵循廣義相對論的最終結論,那麼在過去的一個有限的時間裡,我們的整個宇宙被擠進一個單一的、密度無限的點。這就是所謂的大爆炸奇點。

奇點通常被認為是宇宙的「開端」——但它根本不是一個開端。

從數學上講,大爆炸的奇點並沒有告訴我們宇宙是從那裡開始的。

相反,它告訴我們,廣義相對論本身已經崩潰,失去了它的預測和解釋能力。

物理學家早就知道廣義相對論是不完整的。它無法解釋高強度或小尺度的引力,即所謂的量子引力。

換句話說,要完全理解宇宙最初的時刻,我們需要新的物理學。

古老的問題...

遺憾的是,我們目前還暫時缺乏這樣的物理學。

我們有幾個量子引力理論的候選,比如弦理論和環量子引力理論,但這些理論還沒有完全發展,更不用說實際測試了。

可是如果這兩個理論中的任何一個是正確的,就可以告訴我們關於早期宇宙的更多有趣的事情:

在環圈量子引力的情況下,奇點被一個有限大小的時空塊所取代。

與此同時,在弦理論中,我們的宇宙起源於一個可能宇宙的「景觀」。

也有可能,我們的大爆炸只是無限宇宙系列中的一個,在多元宇宙中無限增殖

— —只有理論物理學的進一步發展,才能幫助理清這些模稜兩可的想法。

相關知識

宇宙,是所有的空間、時間和它們的內容,包括行星、恆星、星系和所有其他形式的物質和能量。

大爆炸理論,顯然是對宇宙發展的主流宇宙學描述,根據這一理論,空間和時間在13787±0.02億年前一起出現,宇宙自大爆炸以來一直在膨脹。

雖然整個宇宙的空間大小是未知的,但可以測量可觀測宇宙的大小,目前宇宙的直徑約為930億光年。

中子是一種亞原子粒子,符號為n或n⁰,具有中性(不是正電荷或負電荷),質量略大於質子。質子和中子構成原子核。由於質子和中子在原子核內的行為相似,並且每個都有大約一個原子質量單位的質量,它們都被稱為核子,而且性質和相互作用用核物理來描述,質子和中子不是基本粒子;每個夸克由三個夸克組成。

多元宇宙是一組假想的多元宇宙。這些宇宙共同構成了存在的一切:空間、時間、物質、能量、信息的整體,以及描述它們的物理定律和常數。

多元宇宙中的不同宇宙被稱為「平行宇宙」、「其他宇宙」、「交替宇宙」或「多世界」。

BY:Paul Sutter

FY:Alina Zhu

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