自古以来,人们普遍认为万物都有始有终,而宇宙似乎是一个例外。
多年来,人类对宇宙起源的探索从未止步,从热炙的“宇宙大爆炸”到冷酷的“宇宙大崩溃”,各种理论屡屡被推翻再建立。
然而,最新研究或将再次颠覆我们的认知——原来,宇宙也有“老去”的一天。
获得诺贝尔物理学奖的科学家彭罗斯提出了颠覆性的看法:宇宙同样有始有终,不仅如此,宇宙还在不断循环!
这一观点无疑对宇宙起源理论形成了强有力的挑战。
如果彭罗斯的理论成立,我们对宇宙起源的认知是否需要被完全改写?
大爆炸宇宙论的形成
20世纪初,爱因斯坦通过广义相对论得到了一个引力场方程,让科学家们可以计算出宇宙正在不断膨胀中。
后来,天文学家埃德温·哈勃通过自制的望远镜观测夜空,惊讶地发现了两个现象:第一,我们所在的银河系只是无数星系中的一个,第二,这些星系正以不同速度远离彼此。
而这也预示着一个惊人的事实——宇宙正在扩张。
哈勃的发现震惊了当时的天文学界。
1927年,比利时天文学家乔治·勒梅特基于这一发现提出了一个开启宇宙研究新篇章的问题:宇宙是如何开始的?
他猜测,如果各星系正在远离,那在遥远的过去,它们应当距离很近,甚至聚于一点。
所以,宇宙可能起源于一个小而致密的球体,后来发生爆炸而不断扩张成现在的样子,这一猜想被称为“大爆炸理论”。
当时乔治·勒梅特的理论遭到一些保守天文学家的强烈反对,他们认为这太过牵强,但随后几十年间,越来越多的证据被发现,支持着宇宙起源于一场大爆炸的这个说法。
大爆炸理论认为,在137亿年前,一个质量、密度和温度都达到极致的奇点发生了爆炸,宇宙就此诞生,科学家则通过观测星系的远离速度等方式计算出了大爆炸的确切时间。
这一理论解释了宇宙的起源,也引发了我们对爆炸这一破坏性行为与宇宙创生这一建设性事件的思考。
但是大爆炸理论并未完全被科学界接受。
20世纪70年代,英国物理学家彭罗斯根据黑洞理论提出了新的宇宙循环论。
他认为,宇宙起源于大爆炸之前就已经存在了,它不是从无到有,而是通过某种循环而延续,这一提议为人们继续探索宇宙起源提供了新的视角。
探索宇宙真相的罗杰·彭罗斯
89岁高龄获诺贝尔物理学奖的罗杰·彭罗斯,一生致力于探索宇宙奥秘,他的贡献既有对黑洞的研究,也有对宇宙起源的思考。
1965年,还是学生的彭罗斯就与著名物理学家史蒂芬·霍金合作,证明了奇点的存在。
奇点生成于被重力塌缩的死去星体内部,这一发现开启了彭罗斯对物理学研究的兴趣。
当时不少科学家对奇点持怀疑态度,但是只有彭罗斯没有放弃,而是通过大量计算证实了奇点的存在,为这一领域做出了开拓性贡献。
彭罗斯是一个多面手,他对数学也有很深的造诣。
早在1955年,彭罗斯就发明了广义逆矩阵,这在矩阵理论中是一个重要成果。
数学和物理虽然是两个学科,但两者之间有着密不可分的内在联系。
彭罗斯正是凭借自己在数学方面的造诣,用严谨的逻辑思维和大量计算为物理学上的奇点理论提供了有力证据。
1969年,彭罗斯又提出了宇宙审查假说,这被认为是他科学生涯中另一个里程碑。
宇宙审查假说为人们认识宇宙、观察宇宙奠定了理论基础,涉及宇宙起源这样宏大的命题,任何假说都难免存在争议。
除了黑洞,彭罗斯还对宇宙起源提出了自己的“循环宇宙论”。
他认为,宇宙处在不断循环中,每当一个宇宙衰败,就会发生巨大爆炸,一个新宇宙从此诞生。
为了佐证这一理论,2020年他在期刊上发表论文称,在宇宙微波背景辐射中发现了6个“霍金点”,这可能就是上一个宇宙遗留下的黑洞蒸发痕迹。
彭罗斯的理论挑战现有观点,与主流的大爆炸理论迥然不同,但是他不会因成见或权威影响自己的判断,只相信事实和数据。
正因如此,哪怕理论看似荒诞不经,只要有科学依据,彭罗斯也会一探究竟。
宇宙是否会无限循环?
在传统观点里,我们的宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸,从一点突然膨胀开来。
而在彭罗斯这里,宇宙处于一个永不止息的起起伏伏、循环往复的过程中。
根据他的理论,宇宙经历一个又一个的循环,每个循环都包含两个阶段:第一个阶段是膨胀,宇宙随着时间不断扩张,当扩张达到极限,第二个阶段伴随而来,宇宙开始收缩,所有星系向中心坍塌,被压缩成一个无比微小的奇点。
在奇点处,会出现极端高温高密的状态,引发下一个循环的大爆炸和新一轮的膨胀,如此不息,周而复始。
彭罗斯的理论虽然与主流观点格格不入,但他找到了一些佐证,最关键的证据来自对宇宙微波背景辐射图的研究。
在辐射图上,彭罗斯发现了30多个漩涡状的“霍金点”。这些点被认为是前一个宇宙循环结束后,黑洞蒸发残留下的痕迹。
它们的存在证明,我们身处的宇宙也可能仅仅是无数循环中的一个阶段。
当然了,彭罗斯的理论也遭到质疑,批评者认为,他的证据不足以推翻广为接受的大爆炸模型。
而彭罗斯则坚信,人类目前的科学认知还远未可解宇宙的奥秘,他的理论为我们打开了新的窗口。
这个理论为人类提供了新的思考,传统观念里,一切都会走向死亡和终结,而在循环宇宙观里,死亡只是新的生命诞生的开端,我们的宇宙虽然终将走向终结,但在它结束之时,一个全新的宇宙将会出现。
从宏观上看,宇宙是永恒的。
再说了,这个理论为研究宇宙起源提供了新的方向,人类目前对上一个宇宙知之甚少,而如果我们的宇宙确实处在一个循环序列中,那么研究前一宇宙遗留下来的痕迹将成为一个重要课题,这可能会开启人类对宇宙奥秘的新一轮探索。
当然了,彭罗斯的理论还有待进一步证实,仅凭几十个“霍金点”还不足以完全推翻主流理论。我们需要更多证据,比如对引力波和微波背景辐射的进一步观测等。
作为一种挑战主流理论的新生事物,共形循环宇宙学说还任重而道远,但它为我们提供了宇宙可能存在的另外一种形态,引发我们对世界的思考,这已经具有重大意义。
彭罗斯是一个执着的理论物理学家,他希望自己的理论能引起更多关注。
在他看来,科学探索需要大量的想象力,而非固步自封,他相信,在不远的将来,关于宇宙起源的争论会水落石出,一个让各方信服的答案会出现。
无论结果如何,彭罗斯推动了人类对宇宙奥秘的探索,他以一个理论物理学家的梦想积极探索未知领域,这种精神本身就是可贵的。
宇宙奥秘仍在继续揭开,让我们一起期待新的发现吧!
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