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#