宇宙很大而奇點很小,小點如何變為宇宙?奇點到底有多小?

2020-12-04 科學信仰

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

地球表面積為510067866平方公裡。

地球很大很大,即使是以現代化的交通手段,一個人一生也難以走遍地球上的每一個角落,而地球相對於太陽系而言,不過是彈丸之地,太陽系相對於銀河系而言不過是滄海一粟,銀河系相對於整個宇宙而言就好似九牛一毛。

我們都生活在宇宙之中,而宇宙就是我們所知的最為廣闊的空間,如果用具體的數字來進行表示,那麼就是465億光年,這是可觀測宇宙的半徑。當然,在這個範圍之外還有著更為廣闊的不可觀測的區域,我們永遠無法看到可觀測宇宙範圍之外的空間,所以那裡的空間是大是小,是否存在都與我們沒有關係,我們也可以任性的認為宇宙的半徑就是465億光年。宇宙並不是從一開始就在這裡的,也並不是恆存永續的。

包括宇宙本身在內,沒有什麼是恆存永續的,所以宇宙也有一個開始,未來也會有一個結束。

宇宙開始於何處?大爆炸,宇宙大爆炸。首先,我們要闡明宇宙大爆炸是一種關於宇宙起源的猜想,其次,這種猜想並不是臆想,而是一套完整的理論體系,根據宇宙大爆炸理論可以解釋目前所知的一切宇宙現象,而且通過天文觀測,也找到了大量支持宇宙大爆炸理論的證據。

據此,我們可以得出這樣一個結論,不能確定宇宙大爆炸就是宇宙真正的起源,但迄今為止沒有任何關於宇宙起源的理論的可信度與事實證據可以超越宇宙大爆炸,所以我們完全可以說宇宙很可能就是起源於一次爆炸,而在爆炸之前,沒有時間,沒有空間,也沒有物質,只有一個點,奇點。

通常認為宇宙的前身就是一個奇點。

何為奇點呢?奇點是一個密度無限大、溫度無限高、時空曲率無限大的點,我們無法用現有的常識來試圖了解這個點是一個怎樣的存在,任何已知的物理定律在奇點中都是失效的。由於某種平衡被打破,奇點爆炸了,一瞬之間,物質、能量、時間和空間噴湧而出,宇宙誕生了,在之後漫長的歲月中,宇宙不斷膨脹,越來越大,物質不斷凝聚,天體、星系逐步誕生,才有了今時今日我們所見的宇宙。

宇宙很大很大,可觀測宇宙的半徑達到了465億光年,那麼產生如此巨大宇宙的奇點有多大呢?很小很小。奇點很小,目前關於奇點大小的推論並沒有一個具體的數字。所以人們習慣於認為奇點的大小為一個普朗克單位,也就是10的-99次方立方釐米。

實際上奇點可能會更小。

因為時間、空間以及物質都是在大爆炸之後產生的,所以在大爆炸之前根本不存在空間的概念,所以奇點的小很可能是超越了空間概念的,是無法理解的。奇點的概念不僅出現於宇宙起源,通常認為在黑洞的中心也只存在著一個奇點。

而黑洞內部的奇點與宇宙誕生之前的奇點在性質上是相似的。黑洞有大有小,而奇點卻沒有大小之分。這該如何理解呢?通常所說的黑洞大小其實並不是指黑洞內部的物質大小,而是黑洞的界半徑。在黑洞界內部,逃逸速度超越了光速,所以包括光在內的任何物質無法逃逸而出,所以黑洞的界內部也就是完全不可見的。而黑洞的質量越大,引力也就越大,界範圍也就越大。

黑洞的質量大會導致界範圍增大,但並不等於會使黑洞內部奇點的體積增大。

這是因為在黑洞強大的引力作用下,沒有什麼能夠阻止進入黑洞視界內部的物質繼續坍縮,所以在黑洞視界內部,所有物質都會不斷向中心聚集。所以黑洞的質量有大小之分,視界體積有大小之分,而奇點卻沒有大小之說。

這就好比一艘船,上面可以擠進越來越多的人,但船的體積並不會變,變化的只有船的重量以及吃水的深度。當然,這只是一種便於理解的比喻,並不代表奇點的實質,因為奇點密度和曲率無限大的特性超越了所有已知的物理定律,所以也就超越了人類現有的理解範疇。我們也可以試圖這樣去理解,無限的密度和質量導致奇點的時空曲率極度彎曲,所以時空的起點即為終點,因此也就不存在時空了,奇點也就沒有體積和大小之說了。#百家探索#

相關焦點

  • 奇點很小,宇宙卻很大,奇點為何能爆炸成宇宙?它又是怎麼來的
    目前天文物理學認為宇宙來自於一次奇點大爆炸,認為在宇宙誕生之初本是極小的一個點,這個點或只有原子那麼大,然而在某個時刻,這個小點突然開始了膨脹,我們稱之為宇宙大爆炸,而我們的宇宙也由此誕生,這場爆炸的規模無與倫比,因為它炸出了如今的宇宙,並且時至今日宇宙仍然處於爆炸膨脹的過程中。
  • 一個奇點,如何炸出整個宇宙?組成宇宙的所有物質來自何方?
    宇宙天體、山石樹木、塵埃氣體,還有你和我,這些無一例外全是物質。那麼這些物質從何而來呢?以人類的因果觀來看,宇宙不可能一直存在於這裡,它必然有一個開始。關於宇宙的起源,一直以來都有多種不同的說法,最廣為人知的就是哈勃所提出的宇宙大爆炸理論了。
  • 一個奇點,如何炸出整個宇宙?組成宇宙的所有物質來自何方?
    宇宙天體、山石樹木、塵埃氣體,還有你和我,這些無一例外全是物質。那麼這些物質從何而來呢?以人類的因果觀來看,宇宙不可能一直存在於這裡,它必然有一個開始。關於宇宙的起源,一直以來都有多種不同的說法,最廣為人知的就是哈勃所提出的宇宙大爆炸理論了。哈勃是如何得出宇宙大爆炸理論的呢?
  • 137億年前,宇宙大爆炸時的奇點到底有多小?奇點的外面是什麼?
    「大爆炸理論」是目前科學界認同度最高的理論,但要讓我們去理解這個理論卻並不容易,其中最讓人困惑的就是,137億年前,宇宙大爆炸時的奇點到底有多小 簡單地講,就是在回溯宇宙的過程中,現代物理學的解釋是有一個極限的,而這個極限所描述的點,就是宇宙大爆炸的奇點。因此我們可以清楚地看到,宇宙大爆炸的奇點不是位於空間中的一個點,而是宇宙在過去的時間裡所處的一個狀態。有了以上的認識,我們就可以來回答上述的兩個問題了。 一、宇宙大爆炸時的奇點到底有多小?
  • 如果宇宙由奇點大爆炸而來,那麼奇點又是如何來的?
    雖然我們沒有直接的證據可以證明宇宙就是起源於奇點大爆炸,但是科學家通過大量的宇宙觀測,發現很多的宇宙現象都可以用大爆炸理論來解釋,比如宇宙膨脹現象。科學家通過大量的觀測發現,星系間的距離在不斷擴大,也就是說宇宙在快速膨脹。宇宙膨脹理論可以說是宇宙大爆炸理論最有力的一個支持,現在越來越多的人們認同奇點大爆炸理論。
  • 黑洞奇點和宇宙大爆炸奇點有什麼不同?宇宙奇點的來源或也是黑洞
    根據宇宙大爆炸學說,我們的宇宙最初就誕生於一個奇點;而根據現在的黑洞理論學說,也認為在黑洞的中心有一個奇點,那麼誕生宇宙的奇點和黑洞中的奇點,又有什麼相同和不同之處呢?實際上無論是宇宙誕生的奇點還是黑洞中的奇點,都還只是理論中的推測,而且都有不可觀測性,所以我們只能理論推測這兩種奇點有什麼相同和不同之處。
  • 奇點大爆炸誕生了宇宙,這個奇點是如何來的?一種猜想讓人們害怕
    當我們對宇宙有了初步的認知之後,一個纏繞在每一個人腦海中的問題就出現了,那就是:宇宙是如何誕生的?它的起源是什麼?對於宇宙的起源,科學界也一直爭論不休,在20世紀,宇宙的存在形式有兩個模型,分別為穩態理論和大爆炸理論。科學家之所以會提出穩態理論,是因為以人類的視野看宇宙環境都是靜止穩定的。
  • 宇宙誕生於奇點,那麼這個奇點位於哪裡?其實我們都是它的一部分
    宇宙大爆炸學說是被廣泛認同的,並且被天文觀測證據證實的宇宙誕生學說,該學說認為現在看上去無邊無垠的宇宙起源於一個極小的點,這個點稱為奇點,其體積無限小,密度無限大,很多人都好奇這個奇點到底產生於宇宙的哪個地方呢?
  • 比原子還小的奇點,為什麼能炸出整個宇宙?這是真的麼?
    以前的人們每天所想的應該都是圍繞著如何才能填飽肚子,如何才能有衣服穿暖,而現在隨著科技的發展,生活水平的提高,人們所期待的事情就不單單只是溫飽問題了。如今人們的視野就遠大於以前的人,已經是拓展到了宇宙環境中。
  • 宇宙大爆炸的奇點之前有什麼?奇點是如何出現的?
    奇點本身就是無,更別說奇點之前了。當然是無。現代科學對奇點的描述是體積無限小、曲率無限大、溫度無限高、密度無限大。這樣我們很多吃瓜群眾就接受不了了。既然說無,怎麼又有那麼一大堆的說法呢?其實這個「無」我們要辯證的看,這個「無」實際上還是「有」,它一定存在,否則就不會有我們的宇宙,也不會有你我他。因此就是「有」。但又沒有體積,當然就「無」了。體積無限小是什麼意思?就是在我們這個世界無法描述這個有多小。現在科學界對最小事物的描述就是普朗克尺度,是屬於量子力學的範疇。
  • 宇宙起源於奇點爆炸,奇點又起源於哪裡?一個點如何炸出宇宙?
    據此,哈勃提出了一個著名的反向疑問:宇宙天體之間的距離是不是時間越往前推就越小,甚至會縮小到一個點?不錯,這就是「奇點」的由來。哈勃以此提出「宇宙大爆炸」理論雛形:138億年前一個體積無限小、密度無限大、溫度無限高的「奇點」爆炸誕生了如今的宇宙。
  • 黑洞中有個奇點,宇宙起源也是奇點,那麼黑洞是宇宙的起源嗎?
    現代量子力學認為,宇宙起源於虛無中的量子漲落,起源於真空中爆發的奇點。奇點是什麼,就是一個體積無限小,曲率無限高,溫度無限高,密度無限大的存在。宇宙奇點和黑洞奇點都是這樣表述的,看起來差不多,但產生的原因和根源卻有很大區別。
  • 宇宙大爆炸之前的奇點到底是什麼?奇點外又是什麼?時空的終結
    宇宙起源於奇點宇宙形成之前是什麼?古人說,是一片混沌,直到盤古開天闢地才誕生了大千世界。這個問題自從人類一誕生,就一直被思維最活躍的一部分人思考,哪怕是到現代,科學家們依舊在孜孜不倦地思考這個問題。按照目前接受度最廣的宇宙大爆炸理論,宇宙在形成之前是一個「奇點」,這個奇點產生了大爆炸之後,宇宙誕生。到底什麼奇點?什麼是奇點?這個詞語同樣適用於黑洞,黑洞中也存在一個奇點。
  • 關於宇宙大爆炸,奇點的位置是永恆不變的嗎?
    問題本身不太嚴謹,無所謂「奇點的位置」,因為奇點就是整個宇宙,奇點就是「位置」本身,所以可以簡單這樣理解:如果宇宙的所有地方都是奇點的位置。有關奇點的任何描述都很有悖於我們的日常認知。但是起點就是如此不同,它完全不能用現有的大自然法則去描述理解,雖然如此,我們也可以嘗試去猜測奇點的存在方式。根據宇宙大爆炸理論,時間和空間都是隨著大爆炸發生而產生的,也就是說,在「大爆炸之前」是沒有時間和空間存在的,所以起點不可能存在某個位置(空間),因為奇點在急劇膨脹(大爆炸)之前根本就不存在空間,又哪來的位置呢?
  • 奇點靠什麼能夠成為今天的宇宙,那奇點又是怎樣形成的?
    宇宙的發展史是一個從認識錯誤中到現實去檢驗得出初步的正確理論,科學家們推測出宇宙的壽命大約為137億年,而且還認為宇宙是從一個奇點發生大爆炸而來的,從奇點到今天的宇宙歷史已經大概清楚了,但是奇點之前呢?奇點能夠成為如此龐大的宇宙,到底是什麼幫助了奇點?
  • 奇點爆炸產生宇宙,奇點為什麼會爆炸?奇點中的物質又是哪來的?
    宇宙大爆炸理論是如何出現的呢?哈勃通過天文望遠鏡觀測發現,宇宙間的星系都在相互遠離,而這種遠離本質上是一種空間的膨脹,這就是宇宙膨脹論。後來通過計算發現,如果時間向前回溯138億年,那麼宇宙就會變為奇點,所以也就確定了宇宙的年齡為
  • 宇宙如何由一個奇點變成今天的浩瀚?創造宇宙的神級文明有多可怕?
    到了今天很多人都認同了宇宙大爆炸的理論,據說宇宙是在138億年前,有一個極大密度的奇點發生了膨脹,爆炸之後,通過了漫長歲月的演化,形成了今天的漫天星辰。但是科學家們都不解的是,這個期間的爆發過程是怎麼樣的?是如何在短暫的時間,從爆膨時期過渡到大爆炸時期。
  • 如果宇宙由奇點大爆炸而來,奇點是如何來的?有種猜測讓人們害怕
    走出地球之後,我們知道地球以外的世界有多廣闊。站在宇宙中,地球像塵埃一樣小。這時,我們知道地球所在的星系是太陽系,有八顆行星。 太陽系所在的大星系被稱為銀河系,直徑為10萬光年。銀河系以外的世界更為廣闊。人類可觀測的宇宙目前達到930億光年,這可能只是浩瀚宇宙的冰山一角。
  • 假如宇宙是由一個奇點「誕生」的,那麼這個奇點是怎麼產生的?
    假如宇宙是由一個奇點「誕生」的,那麼這個奇點是怎麼產生的?宇宙的起源是一個極其複雜的問題。宇宙是一個物質世界,它在不斷的運動和發展中。數千年來,科學家一直在探索宇宙何時以及如何形成。直到今天,許多科學家認為宇宙是由大約137億年前的大爆炸形成的。
  • 奇點爆炸形成了宇宙,那奇點是誰留下的?原來霍金早就知道一切
    在幾千年前,由於科學技術發展的局限性,人們一度認為地球是整個宇宙的中心,隨著人類的進步和智慧的運用,人們開始意識到地球外有一個太陽系,太陽系外有一個銀河系,銀河系外有一個巨大的宇宙。原來我們居住的星球只是宇宙中一顆很小的行星。