破解:奇点之前是什么!至小奇点如何包涵浩渺宇宙!

宇宙大爆炸理论认为我们的宇宙诞生于一个体积无限小,密度和质量无限大的奇点的爆炸。但一个体积无限小,密度和质量无限大的奇点怎么可能生成我们宇宙中如此巨量的物质呢?这是大多数人对奇点爆炸理论的首先疑问。

其次这个奇异点在爆炸之前究竟是怎样一种存在,又为何爆炸?这是大家对奇点爆炸论的第二个疑问。

对于以上两个疑问,很多理论的解释,大都是含糊其词,模棱两可。只说是奇点之前一切皆无,奇点之后时空诞生,现有物理定律在抽象无比的奇点面前全部失效。对其它细节却无法说明,从而令人对奇点爆炸理论难以信服。

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然而近几十年量子力学的新发展,以及在此基础上衍生出的超弦理论却可以从全新的角度来描述奇点的存在和奇点之前的宇宙状态。

弦理论认为大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(注意这里的时空和我们宇宙的时空完全不在一个物理等级上,下面会有解释),在这个空间之中量子涨落不断发生(按量子涨落理论解释),各种类型的奇点不断涨起(即爆炸,呈量子激发态),然后再归于虚无,也就是落下。

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对于原始空间来讲,奇点(原始空间量子)的涨起和落下的过程是很短暂的,几乎连1秒都不到。但对于爆炸涨起的奇点内部来说,时间则是无限的长。就比如对于奇点爆炸诞生的宇宙中的我们来说,宇宙爆炸至今已过了137亿年,但对原始空间来说,时间则过了一点点而已。

这就类似于时间的相对论效应,时空环境的不同,时间的流速是完全不一样的。比如你在黑洞超引力范围内度过了很短时间,而地球上却已过了千万年。

时间的相对性还体现在微量时间的划分(详细可参考本号"时间是相对的!短短一秒换个尺度会接近永恒!″一文)。

我们知道人类常用的时间最小单位是秒,而人类目前科技能测量的最短时间尺度是"阿托秒″,1阿托秒等于10的负18次方秒。如果我们把宇宙年龄137亿年换算成秒就是60X60Ⅹ24X365X137亿,约等于4.35的18次方秒。

那么1秒等于10的18次方阿托秒,假如把1阿托秒比作人类世界的1秒,那我们生活中短短的1秒钟时间就相当于2.3个现有宇宙年龄,也就是317亿年。

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因此时间是相对的,原始空间中短短的1秒或许就是我们宇宙的永恒。

而原始空间的一个量子奇点爆炸怎么会产生我们宇宙中如此多的物质呢?其实这个问题我们要从我们宇宙物质的形成结构去理解。弦理论认为宇宙中的任何物质都是由振动的能量闭弦或开弦组成,弦的不同组合构成粒子,不同的粒子形成原子。原子组成分子进而构成我们整个物质世界。

而这里就涉及到对弦的理解,弦理论的"弦″只是指振动的"点能量″。所谓闭弦是指振动的曲线为圆形;开弦指振动的曲线为半圆形。这个"点能量″是一维的,没有体积也没有大小。因此我们这个物质世界实质是由无体积无大小的能量弦组成,把宇宙中所有的能量弦集合在一起,它就是体积无限小,密度和质量无限大的能量奇点。

所以对宇宙大爆炸奇点的理解,我们不能局限于对物质构成的经验性认识。尤其是时间和物质密度这些概念往往会超出我们常规理解的范畴。然而不管怎样,任何事物的存在都应该有它产生和发展的机理,包括宇宙大爆炸的奇点。


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