宇宙誕生於138億年前的一次大爆炸,那麼大爆炸之前又是什麼?

2021-01-22 艾伯史密斯

美國科學家哈勃在上世紀二十年代,首次觀測到星系間的紅移現象,由此打開了近代宇宙學的大門,歷經一個世紀的發展,天文學家已經從多個方面證實宇宙現階段處於膨脹當中,而且是加速膨脹。

加速膨脹的宇宙正好可以修正愛因斯坦認為的穩態宇宙模型,因為愛因斯坦認為的穩態宇宙,在引力作用下是不可能實現平衡的,為了解釋宇宙膨脹,科學家又引入暗能量和暗物質的概念。

假設宇宙大爆炸模型是正確的,那麼我們沿著時間的反方向行進,就會發現我們宇宙在138億年前是一個無限小的點,稱之為宇宙奇點,時間和空間在這裡似乎都消失了,人類的想像力也在這裡終結,我們無法直接想像宇宙大爆炸之前的場景。

但是科學家孜孜不倦的探索精神,還是試圖窺探宇宙的終極奧秘,發展出許多高深的理論,有些理論非常邊緣化,有的甚至只能叫做假說,比如超弦理論、膜宇宙理論、泡泡宇宙假說等等。

超弦理論認為我們宇宙由細小的弦組成,這些弦以不同方式震動就構成了不同的基本粒子,該理論認為我們宇宙有十個維度;而膜宇宙理論是超弦理論的延伸,認為我們能觀測到的空間實際上處於一個四維超曲面上,宇宙最多擁有11個維度,而其他維度蜷縮在極小的空間內。

就如一根電線,當我們在很遠觀看時,電線似乎只有長度,此時電線可以理解為一維,只有當我們近距離觀看時,才發現電線有直徑有細節;高維度蜷縮在普朗克尺度內,比一個氫原子直徑還要小1億億億倍,所以我們根本感知不到高維度的存在。

根據膜宇宙理論的解釋,我們能感知的宇宙處於一個四維超膜上,而且這樣的膜還有無數個,我們可以理解為其他膜宇宙,膜宇宙理論還認為引力子是閉弦的,閉弦可以不受膜的約束,所以四種基本力當中只有引力子可以在不同宇宙膜之間傳遞,這也是引力比其他基本力弱很多的原因,因為引力的相互作用在其他維度上散開了。

如果兩個膜相互接近並碰撞,就會發生劇烈的能量釋放,在膜當中的看來就是一次宇宙大爆炸,如果相鄰宇宙膜在某個地方出現臨時的連接通道,在膜當中看來就是一個蟲洞(愛因斯坦-羅森橋)。

廣義相對論並沒有對宇宙維度做限制,但是廣義相對論認為,空間中物質和能量的分布影響著空間的曲率,如果一個空間中一無所有,那麼空間的曲率就是零,此時空間是平坦的。

蜷縮的高維空間將以什麼形式存在呢?

在1954年,義大利幾何科學家卡拉比提出一個猜想,他認為存在一個封閉,但是沒有任何物質分布的引力場;直到1976年,數學家丘成桐才證明了卡拉比猜想,而且只有卡拉比-丘成桐空間才能滿足這一猜想;該空間擁有六維維度,並蜷縮在很小的尺度內。

我們無法在三維空間中展現這個六維空間,不過我們可以想像,處在這個六維空間當中絕對是非常奇妙的,也許你在同一個地方朝不同的方向看,你可以看到你的後腦勺,看到的背部,甚至是清楚地看到你的心臟,你的血管和大腦;計算機可以模擬出這個六維空間在三維空間的投影,其中一個投影如下圖:

卡拉比—丘成桐空間的發現給物理學注入了新的活力,與超弦理論等高維空間理論不謀而合;但這些理論由於涉及艱深的數學知識,導致理論的發展極其緩慢。

比如蜷縮的卡-丘空間將對其他維度產生很大影響,並決定展開維度宇宙的性質,但是卡-丘空間至少擁有上萬種,每一種都能產生不同的宇宙規律,這麼一看似乎又回到了人擇原理,又來到了哲學的範疇。

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    按照最近的探測器的觀測,以及理論模型的推算,如今的宇宙誕生於138億年前。那麼很多人就會疑惑:138億年前誕生的宇宙,那麼138億年以前這個世界是什麼樣子的呢?古代中國的宇宙觀關於這個問題其實涉及到了宇宙觀,說白了就是宇宙到底是什麼?在距今2000多年前,中國的古代先哲們就在思考這個問題。
  • 科學家認為宇宙起源於138億年前的大爆炸,那宇宙大爆炸前有什麼
    1946年,美國物理學家伽莫夫正式確立了宇宙大爆炸理論,認為宇宙大爆炸發生在140億年前。現在,科學家經過精確地計算,宇宙起源於138.2億年前。宇宙大爆炸了解了宇宙大爆炸後,很多朋友可能會有這樣的問題,「既然宇宙起源於138億年前的大爆炸,那麼在宇宙大爆炸前的有什麼呢?」說起宇宙的起源,我覺得就像是去影院看電影一樣。
  • 宇宙誕生138億年後,還能找到大爆炸的奇點位置在哪裡嗎?
    宇宙誕生於一場大爆炸,這是現代天文對宇宙來歷的一個解釋,而宇宙的中心則是一個絕對參考系的存在,根據大爆炸理論,宇宙的所有物質都來自於這個點,從理論上來解釋,它就是整個宇宙的爆心,那麼請問它在哪裡?宇宙的絕對參考系存在嗎?
  • 宇宙誕生138億年後,還能找到大爆炸的奇點位置在哪裡嗎?
    宇宙誕生於一場大爆炸,這是現代天文對宇宙來歷的一個解釋,而宇宙的中心則是一個絕對參考系的存在,根據大爆炸理論,宇宙的所有物質都來自於這個點,從理論上來解釋,它就是整個宇宙的爆心,那麼請問它在哪裡?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?
  • 宇宙大爆炸之前有什麼?大爆炸之前,是另一個宇宙
    隨著羅傑·彭羅斯因發現黑洞的形成獲得2020年諾貝爾物理學獎,他提出的共形循環宇宙學再一次受到關注。認為現存宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸後膨脹形成的。那宇宙之前是什麼呢?彭羅斯認為宇宙的終結就是另一次大爆炸的開始,宇宙就是在大爆炸-膨脹-大爆炸-膨脹中無限循環。也就是他認為:大爆炸之前,是另一個宇宙。
  • 宇宙大爆炸之前存在什麼?
    宇宙大爆炸理論是什麼?,科學界在50多年前就已經達成共識:138億年前,我們所知的宇宙從一個被稱為大爆炸(英文:The Big Bang)的高溫高密度狀態中誕生。宇宙大爆炸之前存在什麼?基於宇宙大爆炸理論,我們可以反推回138億年前,那個時候宇宙還沒有爆炸
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  • 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。
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    其實關於宇宙起源的終極思考由來已久,幾千年來什麼樣子的答案都有。當然,也會有人去思考這麼一個問題,那就是我們這個宇宙之前還有沒有一個宇宙? 這其實是一個很有趣的問題,真的有點宗教裡那種輪迴的味道,那在科學領域當中,又是如何看待這個問題的呢?今天,我們就來聊一聊這個問題。
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    宇宙是在大爆炸中出現的,那麼宇宙大爆炸之前是什麼樣的存在呢?我們目前觀測宇宙的起源,外加科學家的分析,宇宙是誕生於大約138億年前的一次大爆炸,這個學說也是宇宙大爆炸假說,雖然現在有比較多的證據支持這個假說,但是目前為止也是沒有確定,大爆炸假說在宇宙誕生的各個假說中,支持率還是相對比較高的,也就是說無論是138億年前還是930億光年,你看到的所有東西都是概念宇宙中的一部分,不過這樣的解釋對於許多人來說也是不能接受的,畢竟在我們的生活經驗常識裡面
  • 宇宙大爆炸理論有哪些證據,在大爆炸之前宇宙又是什麼?
    宇宙大爆炸理論是目前解釋宇宙起源和演化的最佳理論,雖然該理論具有爭議,但還是有很多實驗數據能夠支持該理論;關於宇宙大爆炸之前的事,是該理論禁止談論的,因為那時候時間和空間都不存在。我們宇宙開始於138億年前的一次暴漲,宇宙從一個半徑無限小的宇宙奇點,發展成如今廣袤的宇宙,而現階段宇宙還處於加速膨脹當中,膨脹速度用哈勃常數描述,目前的數值為Hc=67.80km/s*Mpc。
  • 宇宙溯源︱ 「大爆炸」之前發生了什麼?
    」(Big Bang)通常被認為是一切的開始:大約138億年前,可觀測到的宇宙開始膨脹並形成。但在「大爆炸」之前是什麼樣的? -- 這是自然而然產生的疑問。對此,物理學家們有著不同尋常的解釋。理解「大爆炸」首先要理解的是,「大爆炸」到底是什麼? 「大爆炸」是一個時刻,而不是空間的一個點。
  • 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。
  • 138億年前,宇宙大爆炸「炸出」所有物質,那原材料來自哪裡?
    近代,隨著科技的發展,人類終於有幸走出地球,飛向外太空了,這時人們才認識到宇宙的浩瀚,並且感嘆地球不過是宇宙中極其渺小的存在罷了,地球在宇宙面前就連灰塵都算不上。那麼,如此浩瀚的宇宙究竟是如何形成的呢?