不可思议的宇宙循环

2022-05-30 19:36倪春
儿童故事画报·自然探秘 2022年11期
关键词:罗杰奇点罗斯

倪春

充满智慧的中国人很久以前就开始探索人与自然的奥秘。他们将空间的意义定义为宇,将时间的意义定义为宙。受限于科学技术水平,古人认为宇是无限大的,宙是无始无终的。

随着科技水平的提高,人们开始认为宇宙是有边界的,并从广义相对论中推断出宇宙的年龄大约是138亿岁。根据宇宙大爆炸的理论,宇宙从一个奇点开始,现在已经膨胀到直径大约930亿光年。而一个更加新奇的理论——宇宙循环,为我们打开了另一个宇宙观。

宇宙的组成小档案

宇宙在物理意义上被定义为所有的空间和时间及其内涵。宇宙包括了各种形式的所有能量,比如我们熟知的声音、光线、电磁波、普通物质等。普通物质又包括大山、河流、空气、行星、恒星和星系间物质等。此外,宇宙還包括蕴含在物质和能量中的各种物理定律,例如能量守恒定律、力学定理、麦克斯韦方程等。

罗杰·彭罗斯的发现

早在20世纪,诺贝尔物理学奖获得者罗杰·彭罗斯就开始了对宇宙发展的研究。他的研究对象集中在黑洞的形成与变化。经过长期的研究,他发现了一个奇怪的现象,就是有些形成时间久远的黑洞,其年龄要比宇宙的年龄还大。甚至,有些黑洞的年龄远远超过宇宙的年龄。这真是一件不可思议的事情。

宇宙在循环

根据宇宙大爆炸理论和相对论的研究成果,宇宙诞生之前是一个奇点,大爆炸之后才会出现黑洞。如果彭罗斯和宇宙大爆炸理论都是对的,那这些超级古老的黑洞是怎么回事呢?

彭罗斯给出了答案:如同生物生命的生老病死、循环往复一样,宇宙也在新生与消亡中进行着大循环。宇宙不停地膨胀,会对物质产生影响,当所有的物质都变成能量体时,宇宙就又变成了最初的状态,并开始新一轮的宇宙大爆炸。在宇宙循环过程中,黑洞不停消耗物质转化为能量体,等物质消耗殆尽后,黑洞也就慢慢消亡了。不过也有一些特别巨大的黑洞,巨大的能量让它们坚持到了新宇宙的诞生。所以,这些黑洞的年龄就会比新诞生的宇宙要大很多。

请大胆猜一猜,我们现在所处的宇宙已经循环到第几轮了呢?

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