宇宙爆炸前是個啥,如何描述那個存在?

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根據現行科學研究,宇宙在爆炸前是一個點,這個點體積無限小,質量無限大,我們稱之為奇點。這一點是宇宙開始,所有的科學理論都不適用於這一點。之所以稱之為點,是因為無法形容它的存在,這就像幾何學中我們說的點一樣,它是沒有面積和體積的,僅為了表示它的存在。宇宙爆炸之前也是這樣一個點,但因為它具有無限大的勢能(現在宇宙中所有能量的和),所以它又是切實存在的,只是沒有任何幾何學特徵。


奇數地球


宇宙爆炸之前是一個沒有時間、質量無窮大、體積為零的一個點,通常學術界稱之為“奇點”。

奇點是物理學中的一個術語。是指在空間和時間上曲率無窮大的一點。在這裡,所有的定律全部失效。一般人們所說的奇點指的是宇宙奇點,是指根據宇宙大爆炸理論推導出來的一個“原點",萬物從這兒產生,時間和空間從奇點爆炸後才有意義。根據相對論,除了宇宙奇點外,還存在其他的奇點,例如黑洞奇點。

奇點模擬圖像

宇宙大爆炸理論認為,如今無邊無際的宇宙是由一個體積無限小,密度無限大的奇點爆發而來,那麼這個奇點到底有多大,或者說到底有多小呢,沒有人給出準確答案。但不少發貼子的網友給出了各種各樣形象的比喻,大致有這樣幾種說法:無中生有、極小極小接近於0、可以放入手掌中、一個不大的能量球等等。

   前面兩種說法有點譜,後面兩種說法就離譜了,這是根本沒看過奇點理論常識的人,根本不具備參與討論資格。

   宇宙大爆炸理論雖然有爭議,且近年來越來越多,但目前還是主流科學界認可的理論,因為這個理論比較精確的解釋了宇宙現狀。所以,我們就用這個理論來普及一下奇點知識。

   早在1929年,埃德溫。哈勃作出了一個具有里程碑意義的發現,即不管你往哪個方向看,遠處的星系正急速地遠離我們而去。換言之,宇宙正在不斷膨脹。這意味著,在早先星體相互之間更加靠近。事實上,似乎在大約100億至200億年之前的某一時刻,它們剛好在同一地方,所以哈勃的發現暗示存在一個叫做大爆炸的時刻,當時宇宙無限緊密。

   1950年前後,伽莫夫第一個建立了熱大爆炸的觀念。這個創生宇宙的大爆炸不是習見於地球上發生在一個確定的點,然後向四周的空氣傳播開去的那種爆炸,而是一種在各處同時發生,從一開時就充滿整個空間的那種爆炸,爆炸中每一個粒子都離開其它每一個粒子飛奔。事實上應該理解為空間的急劇膨脹。"整個空間"可以指的是整個無限的宇宙,或者指的是一個就象球面一樣能彎曲地回到原來位置的有限宇宙。

   根據大爆炸宇宙論,甚早期的宇宙是一大片由微觀粒子構成的均勻氣體,溫度極高,密度極大,且以很大的速率膨脹著。這些氣體在熱平衡下有均勻的溫度。這統一的溫度是當時宇宙狀態的重要標誌,因而稱宇宙溫度。氣體的絕熱膨脹將使溫度降低,使得原子核、原子乃至恆星系統得以相繼出現。

  從1948年伽莫夫建立熱大爆炸的觀念以來,通過幾十年的努力,宇宙學家們為我們勾畫出這樣一部宇宙歷史:

   大爆炸開始時150-200億年前,極小體積,極高密度,極高溫度。

   大爆炸後10-43(10的負43次方秒,後同)方秒宇宙從量子背景出現。

   大爆炸後10-35秒同一場分解為強力、電弱力和引力。

   大爆炸後10-5秒10萬億度,質子和中子形成。

   大爆炸後0.01秒1000億度,光子、電子、中微子為主,質子中子僅佔10億分之一,熱平衡態,體系急劇膨脹,溫度和密度不斷下降。

   大爆炸後0.1秒後300億度,中子質子比從1.0下降到0.61.大爆炸後1秒後100億度,中微子向外逃逸,正負電子湮沒反應出現,核力尚不足束縛中子和質子。

   大爆炸後13.8秒後30億度,氘、氦類穩定原子核(化學元素)形成。

   大爆炸後35分鐘後3億度,核過程停止,尚不能形成中性原子。

   大爆炸後30萬年後3000度,化學結合作用使中性原子形成,宇宙主要成分為氣態物質,並逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體雲塊,直至恆星和恆星系統。

  

奇點示意圖

愛因斯坦的廣義相對論是用於描述宇宙演化的正確的理論。在經典廣義相對論的框架裡,霍金和彭羅斯證明了,在很一般的條件下,空間-時間一定存在奇點,最著名的奇點即是黑洞裡的奇點以及宇宙大爆炸處的奇點。在奇點處,所有定律以及可預見性都失效。奇點可以看成空間時間的邊緣或邊界。只有給定了奇點處的邊界條件,才能由愛因斯坦方程得到宇宙的演化。

   空間——時間的具有無限曲率的一點。空間——時間,在該處開始、在該處完結。愛因斯坦說,時間和空間是人們認識的錯覺。時間是因為宇宙萬事萬物的變化,讓人們產生了時間的概念。在奇點處,隨著宇宙的誕生,開始有了變化,是宇宙的開始。

   經典廣義相對論預言存在奇點,但由於現有理論在該處失效,也就是說不能用定量分析的方法來描述在奇點處有些什麼。我們可以想象,奇點是一種無形的、無限小的、很奇妙的存在。它還不是宇宙,卻是我們宇宙的初始和出處。作為一個世界的發生之初,它應該具有所有形成宇宙中所有物質的勢能,而這種勢能----正是我們所言的能量,我們可以想象,能量是一種無形的東西的,所以奇點是無形的。也就是說宇宙的奇點所具有的勢能是無形的,它只是一種很奇妙的存在而已.同時我們還可以想象,在某一點上宇宙奇點的這一勢能平衡被打破,於是乎能量便不斷轉換為物質,而經過若干年而形成了我們的宇宙---物質與能量的共生體。然而我們不能想象的出的是什麼東西引發了這一奇點勢能平衡的被破壞.奇點是沒有大小的“幾何點”,就是不實際存在的點。

   所以,奇點只是存在於理論中,用現代方法是根本無法描述的,是無形的,我們只能說宇宙生成於一個奇妙的奇點。


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常有人問:“大爆炸之前的宇宙是怎樣的?”

根據霍金的奇點定理,回答總是:“不存在大爆炸之前。宇宙連同空間、時間及其物質和能量都誕生於大爆炸時密度和曲率無限大的奇點。”不過,暴脹宇宙理論的提出和暗能量的發現突破了奇點定理,所以這個回答不一定正確。那麼除此以外,還有哪些可能呢?

這是個高度猜測性的命題,科學家設想了許多模型。下面舉幾個有趣的例子。

首先是循環宇宙的模型。愛因斯坦在20世紀30年代曾經認為,宇宙在膨脹和收縮—或者說大爆炸和大擠壓之間進行循環,這就是循環宇宙或者振盪宇宙。在這種模型中,宇宙會在大擠壓中結束,然後就像神話中在灰燼裡重生的鳳凰,每次大擠壓後又重新發生大爆炸,開始新的一輪膨脹與收縮。但是,美國物理學家托爾曼提出了疑問:按照熱力學的“熵增加原理”,這樣的循環每進行一次,循環的週期和幅度必須變得更長、更大。倒過來看,前一次的循環就一定更短、更小,結果似乎回到了大爆炸的奇點。目前還很難確定這種循環會不會發生,會以怎樣的形式發生。因為用來描述宇宙演化的理論主要是引力理論,當宇宙變得非常小時,必須同時考慮量子效應,這就需要首先發展出一套完備的量子引力理論。

近幾十年來,一種量子引力的候選理論——超弦理論悄悄興起。建立在弦論基礎上的循環宇宙開始流行,這就是膜宇宙模型。弦論允許我們將宇宙描述成高維空間中的一張三維膜。這張膜可能會跟另一張完全平行的膜發生週期性的碰撞和反彈,碰撞過程類似於大爆炸,但不會產生無窮大的奇點問題。碰撞釋放的能量轉化成基本粒子,然後逐漸演化出各種天體結構,甚至智慧生命。但每一次碰撞都會把上一輪宇宙中的一切結構統統抹去,於是宇宙在碰撞和反彈之間一次次循環。

還有一種有趣的模型就是混沌暴脹模型。現在的天文觀測表明,宇宙在誕生之初很可能經歷了一次暴脹,然後逐漸安靜下來,產生了眾多的星系乃至人類本身。但是,物理學家林德在1986年提出,暴脹一旦發生,就永遠無法停止。因為暴脹會讓空間急速膨脹,隨著空間迅速變大,無處不在的量子漲落可能會引發空間的局部發生新的暴脹,進而讓這部分空間變得更大,然後又在其中的某個地方引發新的暴脹。在這樣的模型中,永恆的暴脹就像一鍋沸騰的開水,我們的宇宙只是其中一個氣泡。這個氣泡幸運地停止了暴脹,最終演化成一個有血有肉的宇宙。這個宇宙之外,可能還存在別的氣泡宇宙,這樣的氣泡還在不斷地冒出、長大。逆著時間往回看,我們的宇宙可以追溯到一次暴脹,而這次暴脹又可以追溯到另一次暴脹。這個追溯過程也許可以無限地進行下去。

關於大爆炸之前,理論家們各執一詞。人們希望從宇宙微波背景輻射的精確測量中獲得更多信息,用來甄別理論的真偽。





宇宙大爆炸jys


原創思想,如果是有宇宙爆炸的,那爆炸前就是一個奇點了,而奇點前就是上一次的一個宇宙的膨脹性了。而當上一次的宇宙空間膨脹到一定的臨界值時,而此時的整個宇宙所有的物質性天體性因已耗盡了能量性電子性等等的運動性了,而就無物可動了,但因能量性是不失的,只是被轉換為空間的膨脹性了,而當空間再也沒有天體性物質性等等的運動性時,而空間就只剩得是純空間的能量性了,而就會坍塌陷成為一個質量無限大體積無限小的熱奇點了,而熱奇點就產生出宇宙的大爆炸,而就重新輪迴的再形成出一個宇宙出來了,而又再重新的繼續產生出宇宙的膨脹性了,而直至下一輪的輪迴了,而宇宙爆炸前就是這樣的描述這樣的存在了。但不知是不是這樣的認為,而下面就交給磚家們繼續的討論吧!


踏浪而來37326050


宇宙暴炸前和暴炸後都是一樣的宇宙,其本質沒變,大小沒變,結構也沒變。所謂的宇宙大暴炸只是一種人或一個人的對未知世界的異想,異想天開而己。


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