宇宙誕生於138億年前的奇點,那麼奇點又是如何出現的?

現代主流科學認爲,我們的宇宙起源於138億年前的大爆炸,當然,這裡的“爆炸”並不是我們平時所講的爆炸,而是“奇點”突然急劇膨脹。

這個奇點超出瞭如今物理法則的範疇,因爲奇點的體積無限小,密度和溫度無限高。

那麼,既然我們的宇宙起源於奇點,奇點又是如何出現的呢?奇點之前是什麼呢?

簡單來講,奇點本身其實就是無,所謂的“奇點之前”就更沒有意義了,如果非要有點什麼,那還會是無。

奇點的這種特性顯然讓很多人都無法接受,因爲現實中我們看到的任何物體,不管有多小,總是有體積的,有大小的,但這奇點竟然沒有體積,沒有大小,這是什麼樣的存在方式呢?

還有,既然奇點是無,是不是就意味着沒有繼續解釋的必要了呢?

當然不是,我們不能僅從字面意思理解“無”,而應該用辯證的思維。這裡的“無”並不是“什麼都沒有”,仍舊是一種存在狀態,既然是某種存在狀態,其實還是“有”,否則如果是絕對的“無”,就不可能誕生誕生我們的宇宙了。

說白了,所謂的“無”其實也是“有”。但是奇點的體積無限小,沒有大小,該如何理解奇點的這種存在狀態呢?

通俗來講,奇點體積無限小,是因爲我們這世界還無法描述這種無限小的狀態,因爲現代物理學體系下,最小的有意義的長度單位就是普朗克長度,比普朗克長度小的尺度都沒有意義。

普朗克長度非常短,只有大約10的負35次方米級別,我們甚至無法理解這個長度有多短,可以用電子的直徑做對比。電子直徑大約10的負15次方米,也就是說,普朗克長度比電子的直徑還要小20個量級。

量子力學表明,比普朗克長度更小的事物其實是沒有意義的。這種說法並不是信口開河,而是物理學界的共識。普朗克長度是如何計算出來的呢?與引力常數,普朗克常數和光速有關。

而奇點這個特殊的存在,比普朗克長度還要小很多,因此現有的大自然法則根本無法描述奇點的存在狀態。

也就是說,奇點根本不屬於我們這個世界,屬於“高維度空間”。說白了,在我們的世界裡,奇點根本就不存在。

既然我們的世界根本不存在奇點這個東西,問題到這裡就應該結束了。但是如果就這樣結束了,顯然有點太“霸道”了,有點強迫夥伴們“奇點根本不存在”這個觀點,然後就不用再回答奇點以及奇點之前的問題了,顯然這有點“避重就輕”的味道。

對於科普來講,這是不合適的,也不是我的風格。

雖然物理學家們真的不知道奇點到底是一個什麼東西,但量子力學的出現似乎給了人們一絲希望。

量子力學,研究微觀世界的運行規律,而奇點屬於微觀中的“微觀”。同時量子力學和奇點還有一個共同點,那就是都很難被我們接受,完全違背了我們的日常生活認知。

量子力學中有一個“真空零點能”概念,通俗來講就是“無中生有”衍生出最基本的能量,而宇宙正是通過這種方式從真空中誕生的。

科學界認爲,絕對的真空是不存在的。假設有一個絕對密閉的箱子,我們把箱子裡所有物質,包括看見的和看不見的物質全部清理掉,包括各種輻射,中微子,光子等。箱子裡是不是絕對的真空呢?

並不是,無論我們如何清理,箱子裡總會存在某些東西!究竟是什麼東西呢?

最基本的能量,也就是上面所講的真空零點能。

愛因斯坦早就告訴我們,時空和物質是一體的,一定會同時存在,時空和物質不可能脫離彼此單純存在。

可以這麼通俗理解時空和物質的關係,時空是物質表演的舞臺,而這個舞臺必須有物質存在纔會變得有意義。

所以,沒有任何物質的時空是不存在的,當然沒有時空的物質的也不可能存在。

同時,根據熱力學定律,如果環境的達到絕對零度,就意味着什麼都不存在了,時空和物質都不存在了。這也是爲什麼絕對零度不可能達到的原因所在,因爲時空和物質不可能完全消失,而只要我們這個世界還存在某些東西,就不可能達到絕對零度。

說白了,所謂的真空其實是“假真空”或者說是“量子真空”。在這樣的真空環境裡,其實是充滿絕大能量的,這些能量來自哪裡呢?

來自量子真空中的量子漲落,也叫量子起伏,真空環境裡可以隨機衍生出虛粒子對,然後瞬間湮滅消失,出現的時間極短,並不違反大自然法則。

而奇點就是在這種狀態下誕生的,奇點本身就是純能量,而衍生出來的虛粒子對也是能量。

但這裡有一個問題:上面不是說衍生出來的虛粒子對瞬間湮滅消失嗎,既然消失了,怎麼可能會有奇點誕生呢?

理論分析,確實如此,如果真空一直上演如此完美的對稱衍生湮滅,當然不會誕生奇點,自然也不會有我們的宇宙。

但問題就在於,絕對的完美是不存在的,通俗來講就是“缺陷也是一種美”。當然我們絕不能用我們平時用的俗語來解釋“缺陷美”。

實際上,偉大的物理學家楊振寧通過物理學方式確實打破了對稱的完美性。1956年,楊振寧和李政道一起,提出了偉大的宇稱不守恆理論,這個理論有些深奧,但通俗來講就是:對稱性體現的是不同物質形態的共性,而對稱性的破缺才能表現出不同物質各自的特性。

說白了,量子世界總體來看是完美對稱的,但在某個局部某種狀態下總會發生對稱性破缺,對稱性就被打破了。這其實就是宇宙萬物不斷變化的根源所在。

當然,宇稱不守恆並不僅僅從理論上詮釋了對稱性破缺,科學家們也證實了這種現象確實存在,早就在實驗室中發現了粒子不對稱現象。

其實,我們也可以換一種角度來理解量子漲落現象。根據量子力學的不確定性,在極短的時間內,任何事情終究都會發生,不管多麼離奇的事情。

而時間與能量就存在不確定性關係,時間越短,能量就會更大。這種關係也能解釋量子隧穿效應,微觀粒子在極短的時間裡可以獲取極高的能量,突破“能量勢壘”的束縛,直接穿越到理論上不可能達到的位置。

用宏觀物體來打比方就更容易理解了。無論如何努力,在徒手的情況下你最多能翻越2米高的牆,那麼“2米”就是你的“能量勢壘”,想要徒手翻越一堵10米高的牆無論如何你都做不到。但按照量子力學法則,只要時間足夠短,你就能獲得超乎想象的能量,從而直接穿越10米高的牆!

量子漲落也是如此,在某個極短時間裡,可以漲落出極高的能量,甚至直接漲落出奇點,也是有可能的。也就是說,我們的宇宙完全就是一個極大的量子漲落,而且這個極大的漲落並沒有瞬間湮滅,可能持續很長時間纔會湮滅,也可能永遠不會湮滅,當然也可能下一秒就會湮滅,誰也不知道什麼時候會發生!

這聽起來好像違反了量子漲落的概念:衍生出來的虛粒子能量不應該瞬間湮滅嗎?正常情況下,確實如此。但正如我反覆強調的,量子力學本來就不按套路出牌,不能用常規思維去衡量微觀世界,不確定性纔是那裡的主導,而不確定性意味着在足夠短的時間裡,任何匪夷所思的事情都可能發生。

於是,在某個足夠短的瞬間,衍生出來的虛粒子對能量並沒有消失,也成爲了我們宇宙誕生的基礎。

至於通過量子漲落衍生出來的能量到底來自哪裡,目前並沒有定論,很多科學家認爲來自無法被我們認知的“超時空”,那是另一個維度。超時空到底是什麼存在方式?這又是另一個深奧的話題了,這裡就不詳述了,留給大家思考。

完!