关于奇点,科学界普遍的定义是其体积极小、曲率极大、温度极高且密度极大。
对这一说法,许多观众感到困惑。既然说没有,为何会有种种描述?
事实上,我们应该辩证看待这个“没有”。这个“无”实则是“存在”,若非存在,我们的宇宙乃至你我将不复存在。
所以,其实是“有”。
但无体积,自然也可说“无”。
何为体积极小?在我们的世界里,无法用尺度来描绘其微小。科学上对物质最小单位的刻画即普朗克尺度,它隶属于量子物理学的领域。
普朗克尺度有多微小?即1.6x10的负35次方米,也就是1600亿亿亿亿分之一米。以电子直径约10的15次方米,普朗克尺度比电子小了20个数量级,换言之,比电子小了1万亿亿倍。
量子物理认为,再小的概念便失去了实际意义。这并非空谈,而是建立在一系列数学推导之上,得到科学界的广泛认同。
具体计算公式如下:
而奇点的尺度远比普朗克尺度更小,因此被科学界认为是超越了现有理论描述极限的。
由此可见,奇点并非我们世界所能触及,自然在我们的认知里是不存在的。
既然奇点不存在,那么奇点之前的状态又是什么?
逻辑上讲,那是更不可知的。
似乎故事到此结束,无须再深入探讨。
然而,量子物理为宇宙起源提供了一个设想,我们不妨探讨一番。量子理论中的零点能概念,即“无中生有”,认为宇宙起源于真空。
科学告诉我们,真正的真空不存在于我们的世界。
真正的真空即是空无一物,没有一个粒子的存在。
爱因斯坦的理论指出,时空与物质三位一体,互不可缺。
空间是物质生灭的场所,时间是物质生灭的序列,物质是时空的具体内容。这三位一体的不可分割者,随着宇宙的产生而产生,也将随着宇宙的终结而终结。
因此,没有物质的空间、没有物质和空间的时间,皆不存在。根据热力学定律,无粒子震动即绝对零度,此时无空间、无物质、无时间。所以,只要世界存在,绝对零度就不会出现。
这意味着,真空只有在宇宙毁灭或尚未诞生时才可能存在。
然而,量子理论提出,即便在真空中也存在“假真空”,也即“量子真空”。
在这种真空中,充满了能量,它们以量子泡沫形式随机起伏,这种起伏即是虚粒子的不断产生。
这些虚粒子以正反电荷形式短暂出现随即湮灭。
奇点便在这样的状态下产生。
若宇宙永远保持这样的完美对称,奇点、我们的世界都不会存在。
因海森堡不确定性原理,在量子随机起伏的状态下,若虚粒子对表现完美对称,则会相互湮灭,物质无法留存。
杨振宁打破了这一完美对称。1956年,他与李政道提出弱相互作用下宇称不守恒理论,认为对称性是物质形态运动中共性的体现,对称性的破坏则赋予它们各自的特性。
在宏观世界中,对称状态下存在破缺,偶尔的不对称导致了万物的变化。
科学家们通过验证这一理论,发现了粒子的不对称性。
因此,关于宇宙奇点的起源便有了合理的解释。
在开始,正反物质基本等量,但存在细微差异,这差异使得随机起伏的正反物质没有完全湮灭,有些许残留下来,从超时空维度进入我们世界,创造出我们的时空。这就是138亿年前的大爆炸。
更合理的说法是,宇宙经历了大膨胀,从一个无限小的奇点膨胀至如今可观测的半径为465亿光年的宇宙。