當前位置: 華文世界 > 科學

宇宙誕生於無窮小的奇異點,無窮小的奇異點為何能誕生這麽多物質?

2024-09-30科學

在宇宙學的迷霧中,奇異點是一個我們無法直接目睹的神秘概念,它既被認為是存在之基石,又似乎超脫於現實。奇異點,在一些科學理論中被描繪為一切事物的起點,它「存在」是因為整個宇宙的時空和物質都從這個無比微小的點迸發出來;而它「不存在」,則是由於我們無法用肉眼去察覺,去感知,它仿佛一個沒有體積的幽靈,無形中塑造著萬有。

現代科學對奇異點的構想集中在兩個極端之處:宇宙大爆炸之前的初始狀態,以及黑洞的核心。根據愛因斯坦的廣義相對論,當一個具有質素的物體塌縮到其史瓦西半徑之內,它會收縮至一個密度無窮大、曲率無窮高、體積無窮小的奇異點。這些無窮大的數碼皆源自於那個無比微小的前提,若這個前提不存在,那無窮大的數便會回歸有限。

我們之所以無法確定奇異點的具體尺寸、密度、曲率和溫度,是因為它超出了我們對已知世界的認知,只能用「無窮」來加以描述。在宇宙的廣闊無垠中,或許只有奇異點能稱得上是真正的「無限」。

廣義相對論中,奇異點標誌著空間和時間曲率的極致,是時空的盡頭,也是所有科學定律失效的臨界點。盡管我們對於奇異點的具體狀況無法進行詳細的描繪,但我們知道,宇宙從138億年前的一次奇異點大爆炸中誕生,如今的可觀測宇宙直徑已經達到了930億光年。宇宙顯然有其起始與終結,其物質和能量的總量是有限的。

然而,奇異點卻似乎超越了這些常規的邏輯和邊界。假設奇異點不是無窮小,而是擁有如電子般,甚至是電子億分之一的大小,我們或許就能透過計算得出它的曲率和密度,甚至是溫度。而根據重力場論,奇異點為何沒有繼續塌縮,是什麽力量抵抗了強大的重力,使其在塌縮中止步?這顯然與愛因斯坦的重力場論相悖。

科學界更傾向於將奇異點歸類為超乎我們時空之外的現象,它似乎是一個永遠在塌縮、卻又在我們的世界中不留痕跡的虛無存在。量子力學則指出,在絕對真空中,巨大的本底能量無處不在,即便在絕對零度的條件下,這種能量也持續存在。奇異點,便是在真空零點能的激發下誕生的。

海森堡不確定性原理告訴我們,在絕對真空的量子海洋中,能量的隨機漲落不穩,這種失衡或許正是導致奇異點大爆炸的量子觸發器。在宇宙誕生之前,時間、空間與物質都不存在;然而,當真空零點能的奇異點發生大爆炸,時空應運而生,能量也逐漸轉化為我們現在所見的物質世界。

經過了138億年的演化,我們如今所處的宇宙,便是這一連串事件的成果。這就是奇異點——一個我們不能用日常生活的經驗去度量的概念。我們只需銘記,它是萬物之終結,也是萬有之始,在我們的世界之外,它並不存在。

如此這般,奇異點就像是宇宙的神秘烙印,它開啟了所有故事的篇章,又似乎在冥冥之中規定著一切的結局。