黑洞是最近諾獎的熱點,2017年的諾貝爾物理獎頒給了雷納·韋斯,巴裡·巴瑞斯和吉普·索恩,表彰他們發現了引力波,而2020年則是安德烈婭·M·吉茲、萊因哈德·根策爾和羅傑·彭羅斯,都是研究黑洞的頂尖科學家!
而羅傑·彭羅斯則一人分享了一半獎金,以表彰他在1965年從理論上證明了黑洞奇點的存在!不過這位諾獎大佬最近在《皇家天文學會月刊》發表了一篇重磅級論文《Apparent evidence for Hawking points in the CMB Sky》(微波輻射中存在霍金點的明顯證據)!
看上去似乎沒啥好大驚小怪,但羅傑彭羅斯得出的結論是驚人的:宇宙在循環,而他的論點則在宇宙微波背景輻射中找到了霍金點的存在!過去關於宇宙命運的討論中,大撕裂或者熱寂都是主流,循環膨脹不過是作為可能而提出,羅傑·彭羅斯的觀點則是宇宙經歷膨脹,但最終又會坍縮成奇點,再次通過大爆炸誕生新的宇宙,為什麼會得出如此驚人的觀點?
在愛因斯坦的廣義相對論出來之前,所有關於宇宙命運的說法都是猜測,而2016年底推出的引力場方程,得以讓各大科學家可以從數學的角度去計算未來的宇宙到底會是怎麼樣!
弗裡德曼和勒梅特就是個中頂尖好手,他們分別得出宇宙可能無法處在穩恆態,而是處在不斷運動中,而勒梅特則更進一步,他推導出了宇宙可能是從一個很小的質點膨脹而來,因此提出原生原子說!
而哈勃則通過將近十年的觀測,發現宇宙中的星系幾乎都在遠離,而速度卻和距離大致呈正比,越遠的宇宙離去越快,結合這個現象,提出宇宙大爆炸的說法,一大波科學家為這個大爆炸模型提出了各種理論來驗證它是否符合觀測,比如太初合成物質比例和大爆炸產生的餘暉,而這些則隨著射電觀測技術的提升,一一得到了驗證,因此宇宙大爆炸說逐漸成為科學界的主流!
宇宙微波背景輻射
宇宙到底是什麼命運?
早在上世紀三十年代,弗裡德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規就揭示了部分真相,不過那實在不容易理解,1967年愛德華·哈裡森將關於宇宙命運的空間曲率K和宇宙學常數Λ這兩個參數結合,產生的各個可能的取值,和對應的宇宙未來總結成一張圖表,相當直觀:
在大部分情況下,宇宙都是膨脹的,但它未來是緩慢膨脹,還是膨脹減速後坍縮?這個科學家也一頭霧水,當然科學家並沒有被此難住,而是動用了一系列的觀測手段,試圖找出宇宙的質量,很幸運科學家找到了方法,結果得出目前我們宇宙總質量=臨界質量,這表示我們的宇宙很可能就是平坦的,但這有啥用呢?
因為1998年兩組科學家都發現了宇宙正在加速膨脹的證據,從而得出了一個結論,宇宙中無處不在的暗能量,它會導致宇宙無限膨脹,更可怕的是它會將宇宙的密度拉低到一個再也無法聚集在一起的程度!
這會導致什麼結果呢?估計誰都能猜到一個結果,宇宙將永遠膨脹,最終導致的結果將會使下圖中的最右側可能:大撕裂!
也就是說最不可能的就是左側的那個大坍縮後產生循環宇宙的可能,為什麼羅傑·彭羅斯會支持這種最不可能的的可能呢?
到底什麼是「霍金點」?這是共形循環宇宙學(CCC)模型中解釋宇宙微波背景輻射上類似漩渦狀的現象,彭羅斯使用了普朗克衛星取得的最精細宇宙微波背景輻射地圖,在這些看起來幾乎一致的背景輻射中,總共找到了大約有30個點!
帶有Hawking Points、Goldilocks Rings和BICEP2窗口的CMB
為什麼成為霍金點呢?因為彭羅斯認為這些點是黑洞蒸發後留下的痕跡,而黑洞蒸發理論是霍金提出的,因此這些點被稱為了霍金點,根據彭羅斯的CCC模型(共形循環宇宙學),他認為這些點攜帶了來自上一個宇宙坍縮時,黑洞蒸發後留下的信息!CCC模型認為我們所在的宇宙並不會永恆膨脹,更不會大撕裂,它會在未來某一天停止擴張,然後重新回到坍縮模式!
各位是不是覺得這個模式很熟悉?多宇宙的一種說法,只是在時間軸上持續發生,前後不相關,這種宇宙假設模型下,時間沒有起點,也沒有終點,只是在不同的宇宙有一個宇宙誕生的起點!
如果彭羅斯這套循環宇宙理論得以推廣的話,它將替代目前流行的,麻省理工阿蘭古斯在上世紀八十年代提出的宇宙大爆炸的最堅定補充:暴漲理論,這個理論解釋了磁單極子以及宇宙微波背景輻射為何會如此均勻的問題,也解釋了我們的宇宙為何會如此平坦等等,因此推出後很快被科學界廣泛接受!
但彭羅斯一直對暴漲理論抱有不信任的態度,他很難相信這樣要什麼就提出什麼的假說,就像是一種自圓其說的理論,很難讓人信服!不過話也要說回來,彭羅斯的理論雖然聽起來非常離譜,但卻也有一些理由,不過絕大部分的科學家對此很難表示認同!
最後有點提醒下,彭羅斯是在2010年出版的書《時間周期:宇宙的非凡新觀點》中提出這個觀點的,一直以來它只是新聞的頭版,但卻未能在科學界中形成氣候,也許這次他在89歲高齡前最後推廣一波自己的理論,畢竟下次就沒有機會了!