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宇宙如何从“奇点”诞生?

常驻编辑 科普中国 2022-08-18 奇点   宇宙   信息论   量子   粒子   能量   物质   极限   理论   世界

宇宙如何诞生的?江火在这个问题上一直很纠结,因为无论哪种宇宙起源理论都有缺陷,不仅表现在证据不足上,就连理论推理也都不很完善,即便统一信息论提出的宇宙稳恒膨胀理论也略显不足。不过,这个问题到今天为止已经不存在了,因为理论上的问题终于解决了。d2X拜客生活常识网

现代科学一个主流观点是大爆炸理论,认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化,如同一次规模巨大的爆炸。d2X拜客生活常识网

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大爆炸理论勾勒了这样一个宇宙简史。大爆炸来来自于138.2亿年前的一个体积无限小、密度无限大、温度无限高的奇点;大爆炸后10-^35秒开始暴胀,持续了10-^33秒,此时温度约10^27度;在此瞬间,宇宙经历了100次加倍(2^100),得到的尺度是先前尺度的10^30倍;此后,宇宙经过不断地膨胀过程而形成了现在的宇宙。d2X拜客生活常识网

这个观点最早是比利时宇宙学家勒梅特于1927年提出的;1929年,美国天文学家哈勃根据假说提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律,并推导出星系都在互相远离的宇宙膨胀说;1946年,美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论,认为宇宙由大约140亿年前发生的一次大爆炸形成;20世纪90年代,对Ia超新星的观测显示,宇宙正在加速膨胀,因为宇宙可能大部分由暗能量组成。d2X拜客生活常识网

由此可见,无论宇宙大爆炸理论是否合理,但宇宙不断膨胀却是有很多证据的。正因如此,统一信息论认可宇宙起源于奇点的不断膨胀,并由此提出了宇宙稳恒膨胀理论,但这个理论却不认可他们的宇宙大爆炸理论,尤其是不认可麻省理工学院科学家阿兰·固斯的暴胀理论,仅在如下两点上是一致的。d2X拜客生活常识网

第一点,宇宙起源于一个奇点,只是统一信息论的奇点是一个能量子,而不是大爆炸理论说的是一个无限小的物质实体;d2X拜客生活常识网

第二点,宇宙是不断膨胀的,但统一信息论的宇宙膨胀没有经过大爆炸和暴胀过程。d2X拜客生活常识网

即便这两点也仍然存在瑕疵,如:奇点是怎么形成的?奇点是物质实体吗?大爆炸理论把奇点看成物质实体,该理论认为奇点是无限小的,但无限小毕竟不等于零,故奇点也是有体积的物质实体性的东西。不过,如果按照这个观点,紧接着就会有两个追问:d2X拜客生活常识网

其一,奇点何以突然会大爆炸呢?大爆炸理论对这个问题没有任何解释,也根本解释不了;d2X拜客生活常识网

其二,这个物质性的奇点又起源于哪里?大爆炸理论同样没有任何解释。d2X拜客生活常识网

如此,这个追问的结果,也只能把宇宙的奇点进一步往前推,落实到宇宙在诞生前还存在一个不同于物质性的非物质存在世界——始基世界,这是一个没有维度的非物质性世界,但这个世界还必须与宇宙的实体物质能够相互转化,否则宇宙就不能成。什么东西可以相互转化呢?当然是能量与物质,因为质能方程式是被大量的事实所证明了的。d2X拜客生活常识网

因此,这个不同于物质实体世界的所谓始基世界就只能是非物质实体的能量(子)世界。这样,所谓的奇点其实就是一个能量(子)团或一个能量子。这样合理吗?非常符合事实和逻辑!因为这样就避免了大爆炸理论不能解释奇点爆炸的尴尬,也不用回答奇点的起源问题,而正是统一信息论主张的观点。d2X拜客生活常识网

还有一个关键问题:这个奇点究竟是能量,还是能量子或能量(子)团?这可是一个很大的问题!如果说是能量,那就说明你把宇宙的初始看成了一个混沌,这将无法解释宇宙万千事物的形成;如果把奇点仅仅看成一个能够蕴含咱们这个宇宙所有物质和能量的超巨能量子,那这种无差别的奇点如何能转化为宇宙?d2X拜客生活常识网

统一信息论起初在解释这个非物质性奇点能量子向物质实体转化时,就犯了第二个错误,只是说了一句“通过一个自然化过程”,可是这个“自然化过程”到底是怎么样一个机制呢?统一信息论没有解释,但这才是问题的关键,宇宙的起源需要对奇点向宇宙转化中的“自然化过程”有一个合理的解释。

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