宇宙大爆炸前的奇点存在了多久?为什么会发生爆炸?

用户2237628398406


这样说或许更好,如今我们知道的物理定律和大自然法则只能理解到宇宙大爆炸发生后一个普朗克时间,一个普朗克时间之前的宇宙存在方式,比如奇点本身,根本无法用现有物理定律去解释!

我们只知道,所谓的“奇点”是一个无线致密,温度压力无限高,体积无限小的一种存在方式,这样的存在方式本来就超越了大自然法则允许积极的范围,我们很难想象一个无限小的存在能急剧膨胀成如今的宇宙!

同时,时间和空间是随着宇宙大爆炸一起出现的,所以,理论上并不存在宇宙大爆炸“之前”这个说法,因为没有时间就不会有“之前”!

那么宇宙大爆炸的“奇点”是如何出现的呢?

目前也没有明确说法,一种理论认为可以用量子起伏去解释!即使是真空也并不是什么都没有,相反真空“十分活跃”,随时有各种虚粒子出现并瞬间消失,奇点或许就是在这种情况下出现的!

那么无限致密的“奇点”为什么会发生爆炸(其实应该叫膨胀更准确,并不是真的爆炸)?没有人知道,这也是宇宙的一个终极之谜吧,就像如今的各种大自然法则一样,为什么会有特定的大自然法则,是“谁”或者“什么”制定的这些大自然法则?


宇宙探索


根据现有的理论,宇宙从138亿年前的奇点发生“大爆炸”而诞生。由于所有的已知物理学定律都会在零维奇点失效,所以人类现在无法描述奇点之前的某个时间点的状态。

当年哈勃发现宇宙在膨胀之后,人们认识到宇宙的过去非常小非常热。如果回到足够久远的过去,宇宙中的一切都会回到一个极端状态的零维奇点,这是人类目前认识的极限。

现阶段,描述宇宙演化的理论基于广义相对论。虽然这个引力理论已经经受住了各种观测实验的验证,但它仍然是有缺陷的。因为该理论与量子力学并不相容,这表明人类还没有找到宇宙最根本的规律,即大统一理论。因此,即便是广义相对论,到了奇点处也会失效,它无法描述奇点的情况。

目前的普遍看法是,时间和空间都起源于奇点。在奇点之前,时间是不存在的,所以宇宙大爆炸前的奇点没有存在多久的概念。

不过,为了避免出现奇点之前无解的情况,有些物理学家提出了大反弹理论。由于量子涨落,宇宙从奇点中膨胀而来。经过一定时间膨胀之后,由于引力的作用,宇宙会从膨胀状态转变为坍缩状态,最终又会回到奇点,导致“旧宇宙”被摧毁。从奇点的量子涨落之中,“新宇宙”被创造出来,并且它与前一个宇宙有着不同的物理学常数。就这样,宇宙一直重复着膨胀和坍缩的无限循环过程。


火星一号


今天,大多数天文学家和物理学家都相信宇宙过去的温度很高,密度很大,宇宙间的物质挤得紧紧的。在大概距今150亿年前的时候,温度之高和密度之大,简直无法用我们现有的数字来表达。一瞬间宇宙的哪个地方都发生了巨大的爆炸。爆炸至到今天正如我们所看到的和感觉到的样子。

任何爆炸的发生都会放出巨大的能量。例如,普通炸弹爆炸时放出能量,是炸弹中炸药所蕴藏的化学能。原子弹和核弹爆炸,释放出的能量,在原子核裂变或聚变时放出的原子能。那么宇宙大爆炸的能量是从何而来的呢?是化学能?原子能?不是。因为宇宙大爆炸的瞬间,温度高的难以想象,不仅一切化学物质不会存在,一切分子不会存在,连原子都不可能存在。科学家们认为,在那个时刻只有那些比原子核还小的多的粒子存在,只有各种形式的辐射存在。因此宇宙大爆炸的能量从根本上来说,来自这些粒子的辐射之间的相互作用的能量。目前已知的相互作用有四类引为相互作,电磁相互作用,弱相互作用和强相互作用。科学象推测,在宇宙大爆炸的瞬间,这四种相互作用或许是统一的,正是这种统一的相互作用为宇宙大爆炸提供了能量。

80年代末,欧洲的一些科学家在巨大的正负电子对撞机上对宇宙大爆炸进行了演示。这台正负电子对撞机有一条长达17英里的管道,穿越瑞士和法国交界地区。实验的初步结果表明,150亿年前发生的大爆炸过程中,许多自然界不存在的寿命极短的粒子曾经诞生,并在极短的时间内形成恒星和星系物质。

宇宙大爆炸学说到今天还是一个发展中的学说,很多科学家在对这一学说的细节进行修改和研究。

美国国家科学院天文学调研委会曾对“宇宙大爆炸”理论做出这样的评价:“现在已经掌握的资料尚不够精确,这个理论也许是错误的。”

看来,要想解开宇宙大爆炸之谜,向需科学家们做出进一步努力。





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宇宙大爆炸前的奇点存在了多久?为什么会发生爆炸?

在宇宙的奇点时代是无法用时间来形容的,因为时间和空间以及所有物质等都被封印在这个奇点中,无法用我们熟悉的时分秒等来形容它!也许就在一瞬间,也许就等于是永远!这可能就是奇点所存在的时间!

也许就处在上图这种涨落的状态中,当然那只是一团能量!另外从起点开始的宇宙并不能用爆炸来形容,宇宙大爆炸只是比较贴合与大众理解的一种叫法!原本这是一位反对者来讽刺暴涨的宇宙这个说法的,结果反而是外行人士最贴切的形容了宇宙初期的状态!但非常抱歉,只是辅助理解,而宇宙却不是爆炸!

它只是暴涨,在一片混沌中开辟出了宇宙所需的空间,当然也诞生了时间,并且这颗致密又高温的奇点在扩张的过程中逐渐冷却,宇宙物质体系随之建立!当然早期宇宙的物质种类是匮乏的,只有暴涨初期形成的氢元素和锂元素等!

对于量子力学来说,宇宙就是一个无法用尺寸来形容的奇点的一次量子涨落而已!但个中的关键是量子力学认为宇宙的任何位置都可能发生量子涨落,而产生的能量愈大则存在的时间越短!那么请问我们这个宇宙的能量算大还是小呢?以后会消失吗?随便想想就是浑身一阵恶寒!!

当然我们似乎并不需要这样来担心,相反整个宇宙正在趋向于无限扩大,因为根据天文学家建立的微波背景辐射观测模型,似乎我们宇宙是趋于平坦化的,但却是个无限大的区域!

根据观测,这个视角无限趋向于平坦宇宙的理论值,也就是说不是大到可以忽略观测角度就是真的是个无限大的宇宙!

当然我们无法左右宇宙的未来,只能静静的观察它的发展,也许我们的观测理论所限制,但迄今为止我们观测到的现象统计的就是这样!

上图是我们观测极限,但事实上我们真正观测到的光线从来都没有超过137亿光年,而且这还是理论值,因为这个位置的天体红移速度极高,也许已经到了电磁波段甚至更低.....

未来可能需要更先进的观测手段来验证,比如引力波!

这是我们未来发现宇宙秘密的新玩具,希望早日建成!


星辰大海路上的种花家


如果按照量子涨落理论和超弦理论来描述奇点,那么大爆炸前的奇点只是存在了一瞬间,然后立马就发生了爆炸,当然这个一瞬间是针对奇点诞生的空间来说的。


目前唯一能够描述奇点之前宇宙状态的理论就是超弦理论了,它可以完美地把相对论和量子力学统一,解决二者之间的根本矛盾,是目前公认为最有可能成为万物理论的假说。该理论认为爆炸前的奇点处于一个由10+1维空间和时间构成的原始空间之中,在这个空间中量子涨落不断发生,各种类型的奇点不断被涨落出来、然后发生爆炸、之后再归于虚无。



对于这个原始空间来说,奇点从涨落出来到最终爆炸后消失的过程是十分短暂的,几乎连1秒钟长都没有。但是对于爆炸后的奇点内部来说,时间却是无限的长。就比如生活在奇点爆炸后诞生的宇宙中的我们,感觉奇点已经爆炸了138.2亿年。但在这个原始空间之中,时间仅仅才过来一点点。



这就类似于时间的相对论效应,时空环境不一样,时间的流速也不一样。比如在黑洞附近感觉才过了一会儿,而地球上却已经过了千万年。就像电影里面演的,库珀在一个星球上仅仅待了2个小时,外面已经过了几十年。而他在黑洞中更是感觉就待了一会儿,而地球上他女儿已经老的快要死亡。所以说,奇点于原始空间之中存在的时间就像我们宇宙中发生量子涨落,涨落出来的粒子一样短暂,不够一秒钟。

至于奇点为什么会爆炸,因为奇点涨落出来就自然而然会发生爆炸,没有为什么。就像问电子为何带电一样,天生它就那样。


科学探秘频道


现在关于宇宙演化的主流观点就是宇宙大爆炸论,认为现在的宇宙起源于138.2亿年前的奇点爆炸,这里的爆炸只是形象的描述宇宙急速扩张的一个过程并非真正的爆炸。现在的所有物质和能量都起源于那个致密、炽热的奇点。


而我们现在的所有理论、数据等都是起源于那个零维的点。奇点没有之前的时间概念和之外的空间概念。现在关于宇宙大爆炸论被大多数科学家接受,宇宙星系的红移现象和背景微波辐射是宇宙大爆炸的两大证据。

宇宙中的星系一直在相互远离,那么往前推必然会有一个起点,也就是零维的奇点。但是人类现在的理论解决不了奇点之前的概念。爱因斯坦的广义相对论的场方程研究宇宙演化问题得出的就是不稳定的宇宙,不是膨胀就是收缩,哈勃观测到的宇宙星系红移的现象支持了宇宙膨胀的观点。



现在有一种宇宙演化的模型,宇宙膨胀到一定程度后会在自身的引力作用下开始塌陷,最终又会回到宇宙的起点-零维奇点。宇宙就是处在不断膨胀与收缩的循环中。但是宇宙加速膨胀的事实得出了暗能量的概念,宇宙可能会永无止境的膨胀下去。最终宇宙中的星系都将变成一座座孤岛。



科学黑洞


奇点就是空间中的一个比较特殊的"点",它和几何点一样,没有长度没有面积没有体积,它离不开空间,空间就是它的母亲,没有空间,它就无法产生,更遑论存在,幸亏空间是一个永恒的事物,因此奇点也能早早的存在,它存在有多早呢?在宇宙大爆炸之前,它就是一个永恒的存在,每一个黑洞中都有一个奇点,当所有的奇点集合到一起时,0+0+0+0=0,宇宙中就剩下一个奇点,这个唯一的奇点就是宇宙大爆炸的奇点,宇宙大爆炸的奇点就这样诞生了,纯属自然而然的诞生,不值得绞尽脑汁也无答案,百思不得其解。奇点没有体积,因此奇点之内没有任何物质能量和空间,它就是一个宇宙原初黑洞的中心点,重心点,质心点,而在宇宙奇点周围却密密麻麻地麇集着整个宇宙的物质和能量,由于物质能量过于庞大,密集和超量,物极必反,奇点承受不住如此极端的能量,重量,压力,而发生了爆炸,在爆炸前它首先变成了白洞,白洞的辐射和爆炸是非常均匀的,因此爆炸后,宇宙是各向同性,是不足为奇的。


无为而治68814940


常常听到宇宙奇点大爆炸,大爆炸宇宙这样的概念,但是呢,宇宙并非起源于一个点,而奇点也并非是一个点。

1927年,天文学家勒梅特首先提出了宇宙大爆炸假说,两年之后天文学家哈勃发现了星系都在远离我们,距离越远,远离的速度越快,由此知道宇宙在膨胀,1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论,由此得出了一个观点:宇宙起源于一个高热、高密度的状态,现在的观测研究与理论分析得出宇宙的年龄已经有138亿年。

所以奇点并非点,而是说,追溯到宇宙形成之初,那必然是温度极高、密度极高、体积极小的状态,以至于用现代物理定律无法描述,所以无法解释奇点。

既然物理学到这里就截止了,自然而然奇点之前的故事更加无法知晓,不过,现在的量子力学给出了另外的猜测,真空也并非真空,什么都没有也并非真的一无所有,量子不确定性允许量子涨落的发生,奇点可能就是来自于量子涨落,或者说宇宙就是来自于量子涨落。

个人浅见,欢迎评论!


科幻船坞


目前来说,此题无正解。

按照大爆炸理论,我们的宇宙诞生于138亿年前,从一个奇点膨胀至此,但遗憾的是,现在的所有理论都无法描述奇点处的规律,也就是在奇点处失效。而我们的理论也只能用于普朗克尺度以上的宇宙。

一般认为,大爆炸诞生了时间和空间,因此在这个角度来看,所谓的“大爆炸前奇点存在多久”是一个伪命题,因为那种状态下时间还没有出现。此外为什么会发生大爆炸呢?很遗憾,并没有人知道,原因已经在上段说过了。

从上世纪20年代,哈勃发现了遥远星系退行之后,并且结合广义相对论这一至今仍旧是最好的引力理论的帮助下,科学家对于宇宙的认知越发变的“清晰”,当然了,这里的清晰只是相对于以前而言。

关于宇宙起源的问题,不论是放到过去还是立足现在,正确的答案都没有出现,或许离阶段性的终点还有不少的路程,但所幸的是我们在前进探索的路上并没有停下脚步。

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赛先生科普


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