中国科技报 06月09日 02:17
[国 际] 宇宙能从一个黑洞中诞生吗?
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文章探讨了宇宙起源的传统大爆炸理论的局限性,并介绍了英国科学家提出的“黑洞宇宙”模型。该模型认为,我们的宇宙可能源自于另一个更大宇宙中的黑洞的“反弹”过程。该模型尝试解释宇宙的平坦性、膨胀等现象,且避免了奇点的概念,认为量子效应在极端高密度条件下阻止物质无限坍缩,进而引发宇宙膨胀。如果未来观测证实宇宙具有正空间曲率,将为该模型提供有力证据。这一理论也提出了宇宙轮回的哲学观点。

☄️ 传统宇宙大爆炸理论面临挑战:传统大爆炸理论认为宇宙始于一个密度和温度无限高的奇点,但该理论难以解释宇宙的平坦性、光滑性以及快速膨胀现象,并且“奇点”的存在使得现有物理定律失效。

🌑 新模型:黑洞宇宙的诞生:朴茨茅斯大学科学家提出了“黑洞宇宙”模型,认为我们的宇宙可能源自于一个更大宇宙中的黑洞。在母宇宙中,物质在引力作用下坍缩成黑洞,量子效应在极端高密度条件下产生排斥力,阻止无限坍缩并引发膨胀,从而形成我们观测到的宇宙。

💫 模型对宇宙演化的解释:该模型自然地解释了宇宙早期的快速膨胀和晚期的加速膨胀,类似于暴胀和暗能量效应,并且整个过程可以用广义相对论和量子力学来描述,无需引入额外假设。

🔭 模型的验证与哲学思考:该模型预测宇宙具有微小但非零的正空间曲率,未来观测若能证实,将为该模型提供有力证据。从哲学角度来看,该理论认为宇宙可能只是更大宇宙中黑洞演化的一部分,宇宙的终结孕育着新的开始,展现了宇宙轮回的观点。

【科普园地】

    ◎本报记者 张佳欣

    长久以来,宇宙大爆炸被视作解释宇宙诞生的权威模型。根据这一理论,宇宙诞生于一个密度和温度都无限高的奇点,空间、时间和物质由此瞬间涌现。然而,这个看似完美的理论背后,却隐藏着一些未解之谜。

    为了解释宇宙为什么如此平坦、光滑,以及为何能在短时间内膨胀到今天惊人的规模,科学家在上世纪提出了“宇宙暴胀”理论;而为了解释宇宙当前的加速膨胀,又引入了神秘的“暗能量”概念。虽然这些理论框架与观测数据基本吻合,但一些根本性问题仍然悬而未决。

    其中最核心的问题莫过于:大爆炸起点的“奇点”究竟是什么?在这个点上,密度无限、温度无穷,已知的物理定律完全失效,我们无法用现有理论描述这一刻的状态。正如霍金在《时间简史:从大爆炸到黑洞》中所写,奇点不仅仅是个数学难题,它也暴露出我们对宇宙起源理解的局限。

    近日,英国朴茨茅斯大学宇宙学和引力研究所科学家提出了一个颠覆性新模型。他们认为,宇宙可能并非始于一次大爆炸,而是源自一次极端的引力坍缩后的“反弹”过程。并且,这一切发生在一个黑洞中。

    根据这一“黑洞宇宙”模型,我们的宇宙其实源自另一个更大宇宙中的一颗黑洞。在那个“母宇宙”中,一团极度致密的物质在引力作用下不断塌缩,最终形成一个巨大黑洞。

    按照传统广义相对论的预测,这样的坍缩不可避免地会走向一个奇点。但朴茨茅斯大学科学家指出,在极端高密度条件下,量子效应会产生强大的排斥力,阻止物质无限坍缩。当密度达到某个临界值时,坍缩过程就会逆转,转而开始膨胀,从而形成我们观测到的宇宙。

    这种模型自然地解释了宇宙演化的两个关键阶段:早期的快速膨胀(类似暴胀)和晚期的加速膨胀(类似暗能量效应)。整个过程完全可以用广义相对论和量子力学来描述,不需要引入额外的假设。

    这个模型还提出,宇宙应该略微弯曲,具有微小但非零的正空间曲率。如果未来欧几里得等空间望远镜的观测能证实这一点,将为“黑洞宇宙”模型提供有力证据。

    从更广阔的视角来看,这个理论提出了一个颇具哲学意味的观点:我们所在的时空,或许只是某个更宏大宇宙中一颗黑洞的演化:当那颗黑洞在母宇宙中坍缩到极限时,它的死亡将孕育新宇宙诞生的第一声啼哭——没有绝对的终结,也没有绝对的开始,只有永恒更迭的收缩与膨胀。而我们熟悉的星辰、星系乃至138亿年的膨胀史诗,不过是这场宇宙轮回中最新泛起的一阵涟漪。

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