宇宙起源將被改寫,諾獎得主彭羅斯:宇宙在循環,已找到證據

人類對于宇宙的探索正在不斷進步,這點兒我們從近幾年來諾貝爾物理學獎的獲得者就能看出來,2019年物理學獎頒給了宇宙和行星天文學,2020年則是頒給了黑洞領域的相關研究者;他是霍金的師兄——羅杰·彭羅斯。

羅杰·彭羅斯對宇宙學領域最大的貢獻在于, 他從正面解釋了奇點存在的可能性。他在發表的論文中提出一個驚人結論:宇宙可能存在循環,且有越來越多的證據證明循環真的存在。現在連諾獎得主都這樣說,難道宇宙起源要被改寫了嗎?

愛因斯坦與宇宙起源

其實在彭羅斯提出宇宙循環理論之前,物理界對宇宙的研究大都是通過1915年愛因斯坦發表的廣義相對論為基礎框架的。

在廣義相對論中有個經典的引力場方程,通過該方程物理學家能推算出宇宙無時無刻不在發生著膨脹,以及膨脹發生的起點,也就是宇宙起源之謎。

通過愛因斯坦的宇宙觀,我們相信宇宙是永恒的, 它不會隨著時間的流逝就發生重大變化,最多會讓膨脹延伸下去,但宇宙是不具備進化能力的,對于沒有開端的東西,自然就談不上任何結局;或者我們更直白地說: 宇宙就應該一直存在!

后來愛因斯坦還在引力場方程中加入了宇宙常數,該常數只要取值合理,就可以杜絕宇宙繼續膨脹下去。

愛因斯坦認為, 宇宙正處于絕對靜止的狀態,膨脹是發生在宇宙大爆炸之后的故事,但當膨脹到達臨界值時,它就會停止,就好像是個「死物」一樣。

當時雖然沒人否定愛因斯坦的智慧,但對于他的這項研究卻報以懷疑的態度,并非出于其他原因,而是愛因斯坦對宇宙的結論太過于肯定;這明顯不符合宇宙探索的科學精神。

果不其然,隨著哈勃望遠鏡被發明出來, 物理學家們檢測到了宇宙仍在保持膨脹的勢頭,并沒有像愛因斯坦說的那樣絕對靜止。

大概愛因斯坦本人對此也非常后悔,稱這種說法是他關于宇宙研究中犯下的最大錯誤,這種不僅僅在結論上,更是容易傳染給科學家一種「武斷」的精神,這不利于科學的發展。

不過除了這項錯誤外,愛因斯坦理論在宇宙學說中仍然占據主導地位,宇宙學要基于愛因斯坦的廣義相對論繼續往前發展。

熱寂并非宇宙唯一結局

直到現代科學的來臨,物理學家通過數據分析建立了Λ-CDM模型。這里的Λ指的是宇宙學常數,CDM指的是暗物質。該模型也被稱為宇宙大爆炸模型, 它推算了宇宙在未來的衍化要通過暗物質和暗能量來的推動

雖然這兩種物質人類檢測不到,至少以現在的科技難以做到,但這并不妨礙物理學家推導宇宙文明終極圖景。

目前學術界普遍流傳一種「熱寂說」,也就是說當宇宙發展到一定階段時,其內部空間溫度會趨于相等,屆時不會再有恒星之間的熱傳遞,也自然而然沒有了信息的傳遞,宇宙會由此陷入一片死寂。

但諾獎獲得者彭羅斯卻用另外一種觀點解釋宇宙結局,也就是「循環說」。 彭羅斯從普朗克衛星的宇宙微波背景輻射中找到30個「霍金點」,也就是宇宙黑洞在蒸發后留下的痕跡;通過對這些霍金點的研究發現,這些物質都攜帶之前宇宙大撕裂時代留下的信息。

對此彭羅斯認為 :黑洞就像是宇宙信息的記錄者,如此多的「霍金點」數據各不相同,這說明宇宙不止一次發生過擠壓或者大撕裂,它應該處于一種共行循環的狀態。

就像宇宙在未來會發生收縮,由于收縮時能量過于巨大,很可能會引發宇宙二次大爆炸,「大反彈」時代會因此到來。 總結來說,宇宙發展軌跡就是膨脹—收縮—大反彈,如此往復。

彭羅斯是否能自圓其說?

不過彭羅斯的理論并沒有得到主流物理的認同,主要是目前物理學界就黑洞膨脹認同最多的是上世紀80年代物理學家阿蘭提出來的「 暴漲理論」,該理論可以解決宇宙模型中微波背景輻射和磁單極子等問題,一經提出被提出便成為主流科學理論, 但彭羅斯的說法和「暴漲理論」相悖。

彭羅斯自己也不認同「暴漲理論」,按他的說法: 暴漲理論就是缺啥補啥,屬于填空型理論它的提出在于解決現有宇宙問題,而非站在創新的角度去延伸宇宙學說;更何況這些填空也未必全都準確。

但彭羅斯也拿不出反駁「暴漲理論」的實證,這就讓他的說法有點兒叛經離道了。

但如果在將來彭羅斯的「宇宙循環」理論能夠成立,那將是徹底顛覆標準宇宙模型的主流學說。

作為諾獎得主,我們相信彭羅斯有這個實力。別人對宇宙學說的研究可能是叛經離道,但對于彭羅斯來說,這里是實現一切可能的夢想之地,就看眼下夢想之地能夠給他的投入回報多少果實了。

結語

我們出生在一個非常幸運的時代,因為在現有科學技術下,大部分宇宙理論都能得到論證,這意味著人類對宇宙的認知將會進一步加深。

與此同時我們也生活在一個創新的時代,越來越多的天才在宇宙學說領域展現他們獨特的人格魅力,為豐富宇宙理論不斷向前探索。


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