如果你站在蘋果樹下,倒黴的是一個蘋果砸到了你的頭上,此時你很有可能會抱怨甚至是咒罵它。然而,著名的物理學家牛頓卻不這樣認為,相反,他問自己:「為什麼蘋果會掉下來,而不是飛起來?是什麼力量把蘋果拽到了地上?」正是有了這種想法,最終導致了物理學中最重要的發現之一,即:引力的基本力量。
今天,沒有人否定重力的存在。正是有了重力,地球上的一切才可以留在地球上,而不是飛入太空。例如,跳傘、蹦極、過山車等娛樂活動,人們從這些活動中獲得了令人興奮的感覺,但如果沒有了重力,那這一切也就不可能了。甚至包括行星圍繞太陽的運動、月球圍繞地球的旋轉以及天體的形成都是由引力的作用所引起的。
但是,引力一直都存在嗎?在大爆炸之前是不是也有引力?
什麼是引力?
根據牛頓理論,引力是任何兩個物體之間存在的吸引力。宇宙中,每個物體對其他物體都有引力效應,其力與物體的質量成正比。
例如,當牛頓坐在蘋果樹下時,一個蘋果落在他的頭上,那麼蘋果和地球之間有相互的引力效應,但由於地球的質量很大,所以它在這場對抗中獲得了勝利。
大爆炸
根據著名科學家史蒂芬·霍金的說法,宇宙中的一切物質都被限制在一個極其微小的空間中,並被壓縮在自身之內。最終宇宙會被壓縮成一個點,而這個點具有無限的密度和溫度,科學家稱它為引力奇點。實際上,這一點包含了整個宇宙的質量。之後,在某個時刻,所有的物質就像一個巨大的氣球一樣「膨脹」,其膨脹速度超過了光速。這就是我們通常所說的「大爆炸」。
對此,你可能會產生這樣的疑問,什麼疑問?不是說沒有什麼東西能夠超過光速的嗎?確實,這是事實。根據愛因斯坦的相對論,光速是恆定的,沒有任何東西能比光更快。然而,這種說法只適用於在時空中移動的物體。
在大爆炸中,還有一些細微差別,就是「奇點」的「爆炸」並不包含物質在空間中的運動,而是空間本身的擴張。想像一下,假設太空是一艘飛船,宇宙中的所有物體是這艘船上的乘客,根據愛因斯坦的相對論,乘客在飛船上的速度受到光速的限制。因此,任何人以及任何東西都無法超越光速。
然而,在相對論中,沒有提到「飛船」的速度。船的移動速度比光速還快,是不會被限制的。因此,在這裡並沒有違反物理定律。
大爆炸之前有引力嗎?
在這裡,我們需要假設,大爆炸之前的一秒鐘,也就是在出現宇宙之前的那一時刻。正如前面所提到的,整個宇宙被限制在一個叫做奇點的「狹小」空間裡,也就是說,在奇點周圍什麼也沒有。那麼,問題就來了,整個宇宙是如何在這個如此狹小的空間中存在的呢?可能有什麼東西在這一點上阻止了事情的發生。
在這種情況下,答案似乎是顯而易見的,那就是「引力」。無限的引力作用於一切物質。因此,宇宙中的所有物質都處於引力奇點中。但是,這只是一個理論。
奇點只是對大爆炸之前所發生的事情做出的一種解釋,而這種解釋是建立在愛因斯坦的相對論基礎之上。對此,一些科學家反對了這種觀點,因為它沒有考慮到發生在量子力學層面上的過程。當科學家研究比人的頭髮厚度還小數百萬倍的粒子時,他們就會面臨這種不受傳統物理定律約束的粒子行為。
事實上,沒有人確切地知道,大爆炸之前到底發生了什麼。在大爆炸發生之前,我們唯一所做的就是推測,一種猜測而已。然而,在某種程度上,科學家可以解釋宇宙大爆炸初期所發生的事情,也就是出現時空的時候。
引力波
愛因斯坦認為,通過探測引力波來證明大爆炸期間有引力存在,這是可能的。
愛因斯坦的理論表明,宇宙中的某些事件會擾亂時空的結構,從而導致「波」的出現。那麼,還有什麼比大爆炸本身更大的宇宙事件呢?當然,宇宙能夠以超過光速的速度擴張,從而導致了引力波的出現。
2015年9月14日,研究人員在雷射幹涉引力波觀測站成功地記錄了引力波。
由於我們最終發現了引力波,致使科學家得出了第一個災難性事件,即:得出了因大爆炸而引起的有引力波存在的結論。這樣一來,我們可以確信,在大爆炸期間,確實有引力存在。而且通過觀察宇宙中波的最初跡象也證實了這一點。
但是,在宇宙出現之前,是不是也有引力存在呢?遺憾的是,這一點還沒有被證實。因此,對於這個問題,我們可能還得等待下一個「愛因斯坦」提出新的革命方程來描述宇宙的狀態。或者,你能解釋這一切嗎?歡迎暢所欲言!