如果時間在大爆炸之前根本不存在,那大爆炸怎麼能發生呢?

2020-12-05 騰訊網

」首先,因為大爆炸之前發生的事件都沒有可觀測後果,所以我們可以理所當然地說,現有理論所涵蓋的範圍不包括大爆炸之前,因為時間是從大爆炸之後才出現的。或者可以說,大爆炸之前所發生的事件根本無法被定義,因為我們沒有辦法測量當時發生的任何事情。」 霍金還說到:「我們所處的空間與時間都起始於150億年前的大爆炸。真實時間的起點就是一個奇點,而我們現存的物理定律在那時都是無法成立的。」

大爆炸理論,甚至宇宙暴脹理論都在試圖解釋大爆炸之後的宇宙,而在大爆炸之前卻什麼也沒說。 根據廣義相對論,宇宙大爆炸開始時的初始狀態是一個奇點。

引力奇點或者說時空奇點是一個位置,在該位置,用於測量引力場的量以不依賴於坐標系的方式變為無窮大。

這些量是時空的數量不變曲率,其中也包括了對物質密度的測量。為了能更好地證明彭羅斯-霍金奇點定理,讓我們先定義:在一個存在著奇點的時空中,測地線不能被平滑地延伸,而此測地線的終點則是奇點。以上是一個很不同的定義,但是對證明彭羅斯 - 霍金奇點定理很有幫助。時空奇點中最重要的兩種類型分別是曲率奇點和錐形奇點。另外我們也可以根據事件視界的有無分別時空奇點(若沒有事件視界,則是裸奇點)。相對論與量子力學都無法準確的描述大爆炸。

初始奇點曾是一個擁有無限大密度的重力奇點,且被認為包含了宇宙中所有物質的質量以及宇宙的時空在其中,其後在量子漲落的作用下,迅速地在大爆炸中擴張,隨之暴脹,最終形成了我們現在的宇宙。初始奇點是普朗克時期的一部分,歸屬於宇宙最早期的歷史。

弗裡德曼方程是可以描述早期宇宙擴張的,但是我們怎麼才能將弗裡德曼方程應用到大爆炸的那一瞬間以及大爆炸之前呢?

現在,讓我來回答這個問題:大爆炸之前到底是什麼樣的?

我從來就不認同世上存在一個質量無限大,密度無限大的奇點。我們需要重新審視t=0時的弗裡德曼方程,大爆炸是何時以及如何發生?我們可以先試著回答這個問題:如果宇宙坍塌,它最終的體積會是零嗎?它最終的密度會是無限大嗎?或者是會有一個力與其相抗?換句話說,我們需要給予奇點一個新的定義。

幾十年來,光子的結構是科學界熱門的話題,物理學家們也正在試圖弄清光子的結構。一些證據表明光子內部擁有著正電與負電。還有新的實驗發現了每一刻光子的吸收率都取決於其形狀。另外光子長達四米,這與非結構化的概念產生了衝突。以上這些意味著我們需要重新思考我們對能量的理解了。愛因斯坦認為物質與能量是可以互相轉換的。他建立了質能等價方程 E=mc^2,也就是說能量與質量可以通過一個常數互相轉換。

現今有許多論文都說明了光子是有質量上限的,而實驗也證明了光子帶正負電荷。理論與實驗都沒有隻限於光子,所以引力子也被包含在其中。即便只是引力子的靜止質量,科學界內都爆發過激烈的爭論。

為了學習與理解光子的結構,我們需要先弄清楚光子頻率與能量的關係。引力場中光子頻率的變化已經在龐德-雷布卡實驗中展示了。當一個光子向地球墜落了 y 路程之後,根據能量守恆定律,我們知道:

色荷與磁色

一個光子即使在其最小能量的狀態下也是攜帶著電場與磁場的,因此引力子進入光子結構所導致的能量增減必須與電場和磁場強度的增減互相對應。換句話說,一些引力子導致了電場強度的上升,一些引力子則導致了磁場強度的上升。另外,引力子不止能形成最低能量態的光子,這些所形成的光子還擁有電磁性質(被在CPH理論中被稱為色荷與磁色(CPH即Creative particles Higgs Theory)。下一步,由於需要明確究竟是什麼機制導致了色荷與磁色的產生,我們可以觀測光子在進入引力場之後的能量變化,在其發生重力藍移之時。

在一個正電場與負電場形成之後,兩個磁場也同時形成。現在,我們有了兩對磁色。因此我們定義CPH矩陣如下:

CPH矩陣告訴了我們一個光子最小的能量是多少。

亞量子能量(SQE):

我們用CPH矩陣定義了正負亞量子能量如下:矩陣的第一行為正亞量子能量,第二行則為負亞量子能量;

因此正負亞量子能量的能量與速度相等,且它們之間唯一的區別就是色荷前的正負號以及磁色流向。

虛光子

虛光子一共分為兩種,即正、負虛光子,它們的定義如下:

一個真光子是由一個正虛光子與一個負虛光子所形成的。

在上式中,n和k都是自然數。到目前為止,電磁能(光子)的產物可由重力藍移描述,在相反的情形下,光子可以衰變為一對正負虛光子。在紅移的情況下,虛光子也可以衰變為正負亞量子能量(SQEs),而亞量子能量(SQEs)又可以衰變為色荷與磁色。色荷與磁色互相遠離並失去了對對方的影響,最終成為引力子。光子中亞量子能量的數量與光子的能量之間存在著關係。

所以說,光子是正負虛光子的結合體。光子還是一個非常弱小的電極,這個結論可以用來解釋帶電粒子的吸收與發射能量。

奇點的新定義

根據廣義相對論,宇宙的初始狀態,在大爆炸開始的瞬間,是一個奇點。然而我們無法用廣義相對論或是量子力學解釋大爆炸,我的問題是:如果宇宙坍塌,它最終的體積會是零嗎?它最終的密度會是無限大嗎?或者是會有一個力與其相抗?

早在1917年,愛因斯坦假設到:「整個宇宙都是靜態的。(也就是說在大尺度的性質不隨時間而變化)」

1922年,弗裡德曼向我們展示了一個關於宇宙是在膨脹的解答,其答案是一個無界限的雙曲幾何,其微分方程如下:

在哈勃發現了宇宙是在不斷膨脹的事實之後,弗裡德曼的方程變成如下:

換句話說,弗裡德曼為我們提供了一個答案——動態宇宙,它隨著時間改變自身的體積。

在19世紀90年代,實驗觀察數據表明了宇宙膨脹是不斷加速進行的,且暗能量可能就是幕後的推手。

根據標準大爆炸理論,我們的宇宙以一個奇點的形式橫空出現。那麼什麼是奇點呢?它又是從哪裡來的呢?一定要說的話,科學界也不完全確定。奇點的存在,推翻了我們現有對物理的認知。奇點曾被認為處於黑洞的核心,無限多的物質被擠壓進,導致無限大的密度。這些無限大密度的區域就被稱作'奇點'。科學家們認為,宇宙的開始就是一個體積無限小、溫度無限高、密度無限大的奇點。但是奇點從哪來呢?它又是為什麼出現的呢?我們並不知道。

為了回答這個問題,讓我們通過指定牛頓第二定律及萬有引力定律的限度,先來看看一顆絕對黑洞的誕生。這樣的話,我們就可以在一個絕對黑洞爆炸的時候解釋奇點了。在這個方法中,奇點的體積將不是零,且其密度也將被限制。

上述我們對一個絕對黑洞的定義過於簡略,所以我們還需要使用一些科學概念以及宇宙學公式來完整地定義它,並且對其結果加以分析。根據CPH理論,能量(也包括其他一切亞原子粒子)是由亞量子能量所形成的,而亞量子能量的總速度V(SQE)是一個常數,但是它的總傳輸速度V(SQET)與非傳輸速度V(SQES)卻不是常數。如果我們降低總傳輸速率V(SQET),那麼非傳輸速率V(SQES)將會增加,反之亦然。也就是說,如果總傳輸速率想要達到其最大值,那麼非傳輸速率就要為零,如下:

由於施加在粒子/物體上的外力方向不同,總非傳輸速率與傳輸速率之間將會互相轉換。

現在,我們終於可以定義一個絕對黑洞了。但是在完整的定義之前,我們還需要弄清楚兩個術語:亞量子發散與亞量子斂合。

1,亞量子發散:若一個粒子/物體由於萬有引力被一個巨大天體所吸引,那麼其亞量子能量的線速度將會是傳輸速率,因此我們說這是個亞量子發散的物體。

2,亞量子斂合:若一個粒子/物體的總傳輸速率到達0,我們則說這是個亞量子斂合的物體。

亞量子發散與斂合。

絕對黑洞的定義:如果粒子/物體掉入絕對黑洞,則它將在到達絕對黑洞表面之前發生子亞量子發散。

想像一下,絕對黑洞不斷地吞噬更多物質; 它的質量和引力場強度都會增加。 通過增加質量,體積將會減少,壓縮其亞量子能量,並限制過渡空間。

奇點的定義:很高密度的絕對黑洞在具備以下兩個條件時,將達到奇點狀態:

1)其亞量子能量達到亞量子斂合狀態。 因此,絕對黑洞表面上所有物體的線速度變為零,

2)由於重力壓,絕對黑洞的亞量子能量之間平均距離變為零。

亞量子能量在黑洞內四處散射,以致絕對黑洞內部都充滿了亞量子能量,因此達到了奇點狀態。在奇點狀態下,密度非常的高,但不是無限大。體積也不會到達0,但是亞量子能量之間的平均距離將會是0。以上的描述可以解釋為什麼與牛頓第二定律及萬有引力定律相互抵消了。同時,描述中有三個基本限度:傳輸速率,非傳輸速率,以及密度。這三個限度就是可觀測宇宙和所有物理現象所存在的本質原因。

現在,我們可以通過弗裡德曼方程來重新審視宇宙大爆炸。

方程右邊所描述的是真時空,且可以解釋大爆炸之後,因為 k 決定了時空的幾何特徵,而 c 則是常數(真空中的光速)。但是我們知道,光速在引力場中並不是一個常數,而且光速在一個絕對黑洞的表面和內部都是0。因此,如果我們想對一個絕對黑洞使用弗裡德曼方程,我們必須將光速設置為0,新的方程將如下:

接著,我們假設 R 不為0(這是一個合理的假設,因為在宇宙坍塌的終點,體積並不會完全消失。而且『宇宙的誕生是憑空出現的』這種說法也非常的荒誕)。我們同時取上述式子兩邊的平方根,得到:

當 t=0時,我們便可以得到宇宙的初始半徑(大爆炸的瞬間)。

上面這個指數方程向我們描述了大爆炸之後的瞬間,宇宙的膨脹速度極其快速。宇宙大爆炸同樣也導致了牛頓第二定律與萬有引力定律在相互抗衡的過程中,兩者相互抵消。在大爆炸之後不久,宇宙中的速度極限並不是光速。因為連亞量子能量間彼此碰撞,連光子都會被分解,那時候的速度極限很可能是兩個亞量子能量速率中的一個。我們又可以寫到:

經典力學與相對論(廣義與狹義)將加速度描述為現象外在的解釋,而與亞量子尺度的性質無關。我們還需注意,巨大物體之間的交互(比如碰撞)是在量子層下進行的(實際上是亞量子層)。在亞量子級,其速度是不變的,在任何條件、任何空間與任何交互下,線動量轉換為非線性動量,反之亦然。在亞量子能量的幫助下,我們展示了大爆炸之前的奇點並不是0體積,也不擁有無限大的密度。

作者: Hossein Javadi

FY: 神靈之踹

如有相關內容侵權,請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 如果時間在大爆炸之前根本不存在,那大爆炸怎麼能發生呢?
    」首先,因為大爆炸之前發生的事件都沒有可觀測後果,所以我們可以理所當然地說,現有理論所涵蓋的範圍不包括大爆炸之前,因為時間是從大爆炸之後才出現的。或者可以說,大爆炸之前所發生的事件根本無法被定義,因為我們沒有辦法測量當時發生的任何事情。」 霍金還說到:「我們所處的空間與時間都起始於150億年前的大爆炸。真實時間的起點就是一個奇點,而我們現存的物理定律在那時都是無法成立的。」
  • 宇宙在發生大爆炸之前存在什麼?
    大爆炸理論是試圖解釋宇宙形成主要理論之一,宇宙中的所有物質——所有空間本身——都以小於亞原子粒子的形式存在。一旦想到了這一點,就會出現一個更加困難的問題:在發生大爆炸之前存在什麼?大爆炸前存在什麼?這個問題本身要比現代宇宙學至少早1600年。四世紀的神學家聖奧古斯丁(St. Augustine)對神創造宇宙之前存在的問題進行了辯論。
  • 如果宇宙是大爆炸產生的,那大爆炸之前的世界是什麼呢?漲知識了
    如果宇宙是大爆炸產生的,那大爆炸之前的世界是什麼呢?漲知識了許多人的印象中,宇宙是無邊無際的,這宇宙包含著整個銀河系。許多人都不知道銀河系的邊界到底有多大,也就更不知道宇宙有多大了。話題再往前推一點,宇宙到底是怎麼形成的呢?
  • 引力是否存在於大爆炸發生之前?
    甚至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於引力的持續作用而發生的。但是,引力真的一直存在嗎?時間之前是怎樣的呢?在時空出現之前呢?在大爆炸之前就已經出現了嗎?為了回答這些問題,我們需要了解一些基本的概念。引力是什麼?
  • 如果時間在大爆炸之前根本不存在,那大爆炸怎麼能發生呢
    聚焦全會精神貫徹執行狠抓監督檢查,一體推進政治監督、派駐監督、巡察監督,及時糾正思想認識不到位、行動遲緩、履職不力等突出問題,嚴查應景造勢、敷衍塞責、出工不出力等形式主義官僚主義問題,確保政令暢通落實落地落細。督促縣直各單位、各部門和鄉鎮場街區落實「六穩」「六保」主體責任,持續推動各級黨組織抓實抓細抗疫情、穩經濟、謀發展各項工作。圍繞工作主線,盯緊關鍵,加強檢查。
  • 宇宙在大爆炸之前是怎樣的?霍金:138億年前時間根本不存在
    我們都知道,宇宙的誕生有一種說法,那就是源於大爆炸。那麼很多人想必都會問,宇宙大爆炸之前又是什麼?要回答這個問題,首先,我們要追溯到138億年前,因為宇宙是在那個時候開始出現的,所以要解開這個問題,從138億年前開始說起,是最合適的時機。
  • 宇宙起源於大爆炸,那麼宇宙大爆炸「之前」到底是一個什麼樣的存在?
    ,大爆炸發生在大約137億年前。不過時間並不是最重要的,重要的是,如果說宇宙起源於137年前的大爆炸(事實上並非我們生活中所說的真正的爆炸),那麼很多人可能有這個疑問,那就是宇宙大爆炸之前發生了什麼,是一個什麼樣的存在?答案是:什麼都沒有!
  • 宇宙溯源︱ 「大爆炸」之前發生了什麼?
    儘管很容易 -- 以神一樣的視點,想像自己能站在虛空中,在「大爆炸」之前觀察,但那是不可能的。因為,並非宇宙擴大到空間,而是空間本身擴大了。無論在宇宙中哪裡,如果追溯回到138億年前,都會來到這個點,那裡極度熱,密集且快速膨脹。沒有人確切地知道宇宙中發生了什麼,直到「大爆炸」一秒鐘後,宇宙冷卻下來,足以使質子和中子相撞並粘在一起。
  • 大爆炸出現了物質,那空間和時間是怎麼來的?
    我們知道大爆炸甚至不是一種「爆炸」,而是一種宇宙更熱、更密集的狀態,在大爆炸之前有過一段暴漲時期。如果在大爆炸之前有宇宙暴漲,那麼在大爆炸之前是不是就已經有了時空?今天就說下:時空是何時開始的?是怎麼來的?我們需要考慮三件事來完整的回答這個問題,第一個是我們所說的空間和時間。
  • 宇宙誕生於大爆炸,大爆炸之前的宇宙又是怎樣呢?
    大爆炸之前存在什麼? 大爆炸創造了空間和時間。在那之前,沒有空間。科學家如何看待無空間狀態?
  • 宇宙大爆炸之前發生了什麼?
    大火 問題在於我們用以理解早期宇宙的物理學(廣義相對論和高能粒子物理學的複雜混合)只能帶我們探究至理論崩塌之前。當我們逐漸深入地探索宇宙最初的那一刻,相關的數學問題越漸難以解決,通往那一點的所有途徑都不可行。
  • 大爆炸之前就存在引力嗎?
    甚至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於引力的持續作用而發生的。但是,引力真的一直存在嗎?時間之前是怎樣的呢?在時空出現之前呢?在大爆炸之前就已經出現了嗎?為了回答這些問題,我們需要了解一些基本的概念。 引力是什麼?
  • 宇宙大爆炸之前,空虛(無真空的空虛)是如何存在的?
    從未有人肯定地陳述過,關於宇宙被創造出來之前發生的事情。我們唯一能做的就是對現存的宇宙出發,進行推斷,從而解釋這個宇宙的創造。圖源:zcool讓我們從第一個假設開始:真空是虛無的存在這是真空的有趣定義。我不知道這怎麼應用於物理。一般來說,當一個物理學家,超出了空間本身的熱能前提下,提出一個沒有可測量物質存在的空間體積。
  • 宇宙大爆炸之前存在什麼?
    宇宙大爆炸之前存在什麼?,比如地球表面生活的人類,他們的時間運行速度就比軌道衛星慢一點點,當然這種差別非常微小,人們基本感受不到,當然,質量越大的天體對時間的扭曲作用也越大,想像大爆炸前的奇點,它擁有宇宙中所有的質量,那麼可以推測出在那裡時間趨於無限慢,等同於停止狀態。
  • 宇宙大爆炸之前,密度是否存在?
    關於宇宙起源,我們已經接受了宇宙大爆炸的理論,這是最好的解釋,那麼問題來了,在宇宙沒有誕生之前,是否存在密度?在大爆炸之前,沒有任何內容包含在內。當整個宇宙的物質被壓扁超出物質的極限而存在於奇點中時;夸克,膠子和物質的每個基本構建塊都會轉化為純粹的能量。不會有任何物質受到任何物理定律的約束。沒有物質,沒有反物質,只有純能量。
  • 如果能量守恆,那宇宙大爆炸又是怎麼來的?不矛盾嗎?
    但在這個過程中人們發現了一個怪異的現象,放射性元素衰變後生成的新元素和釋放的粒子質量總和都比之前的元素要輕,這說明我們之前認為的物質/質量守恆存在瑕疵。既然物質不守恆,宇宙中的物質是怎麼來的?這就要說到宇宙起源的問題了。我們經常會說,宇宙誕生於熱到爆炸,其實這句話現在說來是錯誤的,因為它忽略了一個關鍵的過程,那就是大爆炸早期階段熾熱、稠密,充滿物質和輻射的熱膨脹狀態是怎麼來的?也就是說是什麼創造了大爆炸以及大爆炸時期的物質。
  • 宇宙大爆炸之前,可能存在鏡像「反宇宙」,所有的時間都在倒流
    宇宙大爆炸之前,可能存在鏡像反宇宙,所有的時間都在倒流我們人類對這個宇宙的認知,是隨著人類文明的進步在不停變化的。從前的人們人類認為,我們人類所在的地球,就是這個宇宙的中心。天空上的太陽月球和繁星,都是在圍繞著地球在旋轉。
  • 宇宙大爆炸之前究竟發生了什麼?
    宇宙大爆炸一般被視作萬物的開端:約138億年前,可觀測宇宙發生了一場劇烈爆炸,一切也隨之從無到有。但在大爆炸之前,情況又是怎樣的呢?簡單的回答:不知道。長一點的回答:大爆炸之前可能有很多很多東西,每一種都極其複雜、令人頭疼。我們首先要理解宇宙大爆炸究竟為何物。「宇宙大爆炸是時間的一個瞬間,而不是空間中的一個點。」
  • 宇宙大爆炸才出現的空間,那宇宙大爆炸之前有沒有空間?
    時鐘滴滴答答,太陽東升西落,我們可以真真切切地感受到時間的流逝。廣闊的草原,蔚藍的天空,深邃的宇宙,我們可以真真切切地感受到空間的存在。如果現在有人說,在宇宙誕生之前不存在時間與空間,你會相信嗎?如果宇宙誕生之前不存在時間與空間,那麼這一切又從哪裡來?最為關鍵的是,宇宙誕生之前的狀態是什麼?誰來盛放這海量的物質?
  • 宇宙大爆炸之前到底發生了什麼?
    但最近,新的理論物理學研究發現了一扇通向極早期宇宙的可能窗口,並指出這段時期可能根本就不是真正的「極早期」。相反,這可能只是最近一次「爆炸—反彈」周期的一部分。這樣的循環至少出現過一次,並可能永遠持續下去。  當然,在物理學家決定拋棄大爆炸而選擇「大爆炸-反彈」周期之前,這些理論預測還需要經過大量的觀察檢驗。