既然宇宙來源於138億年前的奇點,為何這個奇點到現在還找不到?

2020-12-06 優美生態環境保衛者

我們在日常生活中,經常會發現一些圍繞著中心點展開的現象,比如往水中扔一個物體,以物體和水面接觸點中心,向四周會發散出水波;吹一個氣球,氣球的表面就會以氣球的中心為起點,向外逐漸膨脹;點燃一根爆竹,這個爆竹會在放置點向四外崩散,等等。而目前關於宇宙起源的主流觀點-宇宙大爆炸理論,認為宇宙的起源是來源一個點,那就是奇點,隨著奇點的爆炸,時間和空間就此產生,所有物質和能量就此形成,那麼我們根據現有的觀測結果,為何找不到這個奇點的存在呢?

在科學家們發現宇宙膨脹的現象之前,人們普遍認為宇宙是處於「靜止」狀態的,這個靜止並非是指宇宙處於完全不動,而是一個無限、各向同性、物質分布均勻的狀態。就連愛因斯坦都認為宇宙都是靜止的,這種靜止的特性不會因為時間的改變而發生變化,在他提出廣義相對論以後,由於萬有引力的原因,使得宇宙中所有物質之間都有因引力而相互聚集的趨勢,為了維持宇宙靜止的狀態,他在廣義相對論的引力場方程中,引入了一個常量,用於修正這種萬有引力對靜止宇宙的影響,也就是提供了一個可以與引力相平衡的「排斥量」,這就是宇宙常數,從而通過這個宇宙常數,愛因斯坦確立了關於宇宙靜止、均勻各向同性和有界無邊的模型。

到了上世紀初,很多天文學家在對遙遠星系進行觀測時,發現了非常特殊的一種現象,那就是觀測到的目標星系在光譜上都有紅移的現象,通過都卜勒效應來解釋的話,那就是目標星系正在遠離我們,因為當光源在無離觀測者時,會出現光線頻率降低、光譜向著長波方向進行移動的情況,表現出光譜向著紅端移動。

到了上世紀20年代末,美國天文學家哈勃通過大量的觀測研究,總結出了一條目標星系的紅移規律,即紅移量與它們距離地球的量之間存在著正比關係,這就是著名的哈勃定律,而星系的紅移數值又與星系遠離觀測者的速度正相關,因此哈勃定律被表達為V=H*D,其中V為目標星系的退行速度,H為哈勃常數,D為目標星系與地球的距離。這個定律從某種意義上,證實了宇宙正在膨脹的事實。

因此,如果要計算目標星系的退行速度,那麼就必須明確兩個數值,即哈勃常數、目標星系與地球的距離,而目標星系和地球的距離可以應用造父變星測距法等方式獲得,因此哈勃常數的精確性就至關重要。100多年來,許多科學家就此一直在持續進行著研究和修正,2013年時歐洲航天局利用普朗克衛星,測得了哈勃常數值為67.80±0.77(km/s)/Mpc,其中Mpc代表百萬秒差距,約為326萬光年,這個常數代表的含義就是距離地球326萬光年的區域,其星系相對於地球的退行速度約為67.8公裡每秒。

科學家們根據宇宙膨脹的結論,利用倒推追溯的方式,認為既然宇宙正在膨脹,那麼在之前的某個時間點上,勢必存在著一個膨脹的起點,現在的宇宙所有物質,都來源於那個起點,於是推測出來宇宙來源於138億年的奇點大爆發假說。那麼,為何我們現在可觀測宇宙的範圍都達到了半徑465億光年,也無法找到原來的奇點在哪裡呢?我想,這裡面主要有幾個因素。

第一,奇點的性質決定。科學家們推測,這個奇點是體積無限小、質量無限大、溫度非常高的一個特殊狀態,這裡沒有時間、沒有空間,也沒有維度,也就是說除了奇點,根本沒有其它東西(是不是很難理解,很正常,因為按照奇點的理論,在大爆炸之前根本沒有宇宙的概念),所有的方向都指向這個點,時間也是停滯的,因此這個奇點從某種意義上來說,就代表著宇宙,即使發生了大爆炸,也只是物質和能量的轉換而已。

第二,奇點的無法現實追溯性。因為在奇點大爆炸之前,奇點之外是沒有任何意義的,而在宇宙膨脹的現在階段,也只能理論上通過膨脹的邊緣進行追溯,由於邊緣的膨脹速度已經遠遠超過了光速,只能沿著時間線超光速「回追」,方可一睹奇點的風採,只可惜,我們一來沒有辦法找到宇宙膨脹的邊緣,二來我們無法實現超光速。而且話說回來,即使我們回追到奇點,在奇點之外根本不存在任何時間和空間,它相對於我們現在的宇宙狀態、相對於地球的位置也就沒有絲毫的意義了。

第三,我們探測宇宙的範圍非常有限。雖然我們目前能夠探測的可觀測宇宙範圍半徑達465億光年,這個範圍看上去非常之大,但是基於哈勃定律,目標星系的退行速度與距離正相關,這也意味著相對於地球來說,與地球相隔一定距離之後,星系的退行速度就會超過光速,在這個限值之外,即使最快的光線都無法趕上膨脹的速度,因此我們可能永遠無法探知這個限值以外的宇宙。而根據目前關於整體宇宙的空間曲率的測算,整個宇宙的大小可能在幾十萬億光年,顯然我們的可觀測宇宙範圍實在是太小太小。

相關焦點

  • 138億年前創造宇宙的那個奇點目前在哪裡?
    基於現代宇宙學,時間和空間都有一個開端,那就是138億年前的一個奇點,宇宙就是從最初的那個奇點膨脹而來。138億年過去了,創生宇宙的那個奇點目前在哪裡呢?關於這個問題,首先要知道為什麼現代宇宙學會認為宇宙起源一個奇點。在20世紀初,穩恆態宇宙模型是主流理論。
  • 宇宙來源於138億前的奇點,是何原因推動空間擴張到如此之大呢?
    我們知道現在的宇宙來源於138.2億年前的一場大爆炸,其實這個結論是科學家們根據現有宇宙膨脹結果反推回去的一種猜想,現在所有的科學觀測都支撐宇宙大爆炸這個假說,沒有任何一個例外可以推翻它,因此成為關於宇宙來源的主流觀點。
  • 宇宙誕生138億年後,還能找到大爆炸的奇點位置在哪裡嗎?
    從這個意義上來看,我們的宇宙似乎沒有一個絕對靜止的參考點,所有的天體都在運動中,不是自轉就是公轉,或者公轉的同時又繞著另一個更大的天體公轉,最後漫無目的的朝著一個永遠都到不了地方運動……問題來了,那個138.2億年前誕生宇宙的爆心到底在哪呢?
  • 宇宙誕生138億年後,還能找到大爆炸的奇點位置在哪裡嗎?
    問題來了,那個138.2億年前誕生宇宙的爆心到底在哪呢?在回答這問題之前,我們得先了解下這個爆炸到底是什麼意思?但宇宙大爆炸卻不是這個概念,要說它是爆炸不如用暴脹來形容比較貼切,因為這個發生暴脹的奇點不僅僅是包含了整個宇宙的物質,還包括時空,其實很多朋友不了為什麼奇點會包含時空,那麼我們以黑洞的奇點為例簡單說明下:
  • 如果站在宇宙邊緣,能看見138億年前的宇宙大爆炸嗎?
    按照目前的主流宇宙學理論,我們的宇宙有一個時間開端,距今已有138億年。當時,一個無窮小的時空奇點發生大爆炸,由此創生出時間和空間,並產生了宇宙中的所有能量和物質。另一方面,我們能夠看到宇宙中的各種天體和宇宙事件,是因為那些光傳播到地球上,被我們的眼睛或者天文望遠鏡接收到。光在真空中始終以恆定的速度傳播,我們接收到距離越遠的光,也就看到了時間上越久遠的宇宙。
  • 既然宇宙誕生於奇點,那奇點之外是什麼?
    既然宇宙在膨脹變大,那麼,越久之前的宇宙就越小。而在138億年前,宇宙小到只是一個體積無窮小的奇點,這被認為是宇宙的起源。根據宇宙大爆炸模型,如果宇宙是從大爆炸中誕生,那麼,早期宇宙肯定很熱,並且當時的熱量還會殘留到今天。後來,宇宙微波背景輻射的發現有力地證實了這一預言。
  • 宇宙是由奇點大爆炸形成的,那麼這個奇點的位置現在在哪裡?
    宇宙形成於138.2億年前的奇點暴漲,儘管有著太多的反對者,但依然無法改變這個暴漲理論風行科學界,隨後佔領了全世界......2013年歐空局的普朗克衛星修正的哈勃常數為67.80±0.77(km/s)/Mpc,即每隔326萬光年宇宙的膨脹速度增加67.8KM,所以宇宙在130多億光年外正在超過光的速度膨脹......
  • 138億年前的宇宙長啥樣?嬰兒宇宙出現逆生長,奇點不僅有一個
    審核:小文雖然我們人類在地球上生活了很多年,但是相比較於宇宙而言,我們存在的時間實在是太短太短了,雖然如此,有個好處就是我們還能尋找到一些人類起源的線索,而宇宙出現的時間過於久遠,所以很多東西都很難以考察,如宇宙是誕生於何時
  • 在138億年裡,宇宙如何從奇點膨脹到24萬億光年的範圍?
    根據目前最為精確的觀測結果來估計,宇宙起源於138億年前的時空奇點,可觀測宇宙目前已經膨脹到半徑為465億光年的範圍,不可觀測宇宙的半徑更是有可能達到12萬億光年。顯然,宇宙的膨脹速度已經遠超光速,遙遠宇宙中的星系會以數倍光速的速度在遠離我們。
  • 宇宙大爆炸之前是一個奇點,那麼奇點存在於哪?
    根據目前的宇宙大爆炸理論,宇宙可能來源於138億年前的一個奇點的「爆炸」。你可能會注意到了,這個「爆炸」是有雙引號的,也就是說它不是一個真正的爆炸。 在廣義相對論提出後不久,愛因斯坦就發現根據他的廣義相對論,宇宙是不穩定的,它要麼會膨脹,要麼會收縮,並不能得到一個穩定運行的宇宙,這對於已經從猶太教信仰裡掙脫出來的愛因斯坦來說,顯然是不能接受的。於是他毫不猶豫地給他辛辛苦苦推導出來的引力場方程增加了一個稱為宇宙常數的項,通過這個宇宙常數項的補丁,他就能避免宇宙膨脹或收縮,得到一個穩恆的宇宙。
  • 137億年前,奇點大爆炸誕生了宇宙,那奇點又是從何而來?
    「地心說」前後統治了中西方思想長達2000多年的歷史,直到1530年(當時中國處於明朝時期),西方偉大的科學家,人類科學事業的奠基人——哥白尼,提出了「日心說」理論,人們才開始覺醒,並且逐步認識到自己是多麼的渺小。
  • 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?
    138億年前奇點爆炸,炸出了宇宙所有物質,那原材料來自哪裡?上個世紀二十年代,美國天文學家艾德文·鮑威爾·哈勃通過天文望遠鏡發現宇宙星系之間的距離隨著時間的推移正在變得越來越遠,也就說整個宇宙都在膨脹,這就是著名的哈勃定律。
  • 「神」創造宇宙?138億年前的這件事科學家至今找不到答案!
    我們這個無比神奇的宇宙會不會是神創造的?科學家將宇宙的定義分成兩種,一種為廣義的宇宙,指的是萬事萬物的總稱,它包含了時間與空間的統一,是無限大的!而一種是狹義的宇宙,指的就是包括了地球在內的所有空間物質,這個空間正在不斷膨脹,而且它的大小或是有限的,也正因為有了廣義和狹義之分,於是描述宇宙模型有了很多的說法。
  • 宇宙是奇點發生大爆炸而產生的,這個神奇的奇點又是從哪來的呢?
    宇宙大爆炸理論是目前公認度最高的一種宇宙誕生模型,宇宙大爆炸理論認為:在137億年前,奇點發生了一場大爆炸,時間與空間由此誕生,然後宇宙開始快速膨脹,由膨脹勢能衰變而成的基本粒子在冷卻的過程中逐漸合成了各種物質,於是誕生了我們如今的宇宙,如果宇宙大爆炸理論來說,宇宙的年齡已經有137
  • 既然宇宙是通過奇點爆炸而來的,那奇點爆炸的原材料又從何而來?
    引言:關於宇宙是如何誕生的這個問題,科學家早在上個世紀就提出了一個不可思議的模型,一個奇點的爆炸誕生了一個宇宙。雖然沒有充足的證據證明這一理論,但這絲毫不影響它成為了主流理論。既然宇宙是通過奇點爆炸發展而來的,那麼爆炸原材料又從何而來呢?
  • 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
    大爆炸理論是指138億年前,一個神秘的奇點發生大爆炸,大爆炸後立即產生的超能量轉化為各種基本粒子,當時的溫度達到100多億度。大爆炸後,宇宙開始迅速膨脹,膨脹速度超過光速。
  • 宇宙大爆炸的奇點之前有什麼?奇點是如何出現的?
    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。
  • 一個小小的奇點,為何能夠容納下整個宇宙星空?
    宇宙誕生至今138億年之久,才形成了我們如今所能看到的世界。然而到現在為止,我們的宇宙從何而來依舊沒有定數。但自從宇宙大爆炸理論提出之後,宇宙的起源終於有了一個被世人所接受的共識,那就是奇點創世!在當今星學界,奇點的存在之所唯有兩處,一為宇宙大爆炸之前,二為黑洞之內。據引力場論所述,物體將質量塌縮至自身史瓦西半徑以內,便能壓縮成為奇點。
  • 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
    而大爆炸理論也稱之為奇點大爆炸,也就是說我們的宇宙是由一個奇點發生大爆炸而來。那麼這個奇點是什麼?它又是如何來的呢?對於奇點,科學家的解釋是,它是一個質量無限大,體積無限小,充滿能量的神秘物質。大約在138億年前,有一個大爆炸奇點,幾乎無限的小,幾乎無限的密度及熱量。有一天,因為未知的量子效應,它爆炸了!其爆炸力使其在幾個普朗克時間內,變得跟橘子一樣大。
  • 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?
    後來,哈勃對宇宙膨脹論進行了反向思考,既然宇宙間的星系都在相互遠離,而且隨著時間的推移,相互之間的距離越來越遠,那麼如果我們讓時間倒流,宇宙間星系的距離就會逐漸拉近,最終所有的星系都會聚集在一起,所有的宇宙物質都會在引力的作用下融合坍縮,最終整個宇宙就會縮小為一個點,給這個點起一個名字,就叫做奇點。