Cnbeta 07月13日 08:17
新研究认为宇宙起源是更大宇宙中形成的黑洞内部新循环的开始
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一项发表在《物理评论D》上的新研究提出了对宇宙起源的全新观点,挑战了传统的宇宙大爆炸理论。研究者认为,宇宙可能并非起源于奇点膨胀,而是源于一个巨大的引力坍缩,最终形成黑洞后的反弹。该模型运用量子力学解释了坍缩过程,并预测了宇宙在反弹后的快速膨胀和空间曲率。这一理论不仅颠覆了我们对宇宙起源的认知,也为未来的宇宙学研究提供了新的方向,例如通过观测空间曲率等方式验证。

🌌 **黑洞宇宙模型核心:** 该模型基于日常物理学,认为宇宙起源于大质量物质在引力作用下的坍缩,类似于恒星变成黑洞的过程。它并非从膨胀开始,而是研究坍缩过程。

⚛️ **量子排斥与反弹:** 不同于经典物理学预测的奇点,该模型运用量子力学,认为坍缩并非无限制地持续。量子排斥原理阻止同质粒子被挤压到相同量子态,导致坍缩达到极限后发生反弹。

🚀 **宇宙膨胀与曲率:** 反弹之后,宇宙经历快速膨胀,类似于标准宇宙学描述的早期宇宙膨胀和暗能量。该模型还预测空间中存在一个虽小但明显的正曲率:−0.07 ± 0.02 ≤ Ωₖ。

🔭 **未来观测验证:** 欧几里得任务等未来任务可以测试预测的曲率。阿拉基斯任务将研究微弱特征,例如恒星晕和卫星星系,这些特征可能与在反弹过程中幸存下来的古老致密天体(例如黑洞)有关。

据《对话》报道,《物理评论D》发表的一项新研究挑战了宇宙大爆炸是万物起源的普遍观点。相反,研究人员认为,宇宙大爆炸可能是在巨大的引力坍缩形成黑洞之后的一次反弹。


图片来源:Yihan Wang via Pexels

“黑洞宇宙”理论运用日常物理学重新思考宇宙起源。该模型并非从膨胀开始,追溯到神秘的奇点,而是研究大质量物质在引力作用下坍缩时会发生什么,类似于恒星变成黑洞的过程。但与经典物理学预测的尖锐奇点不同,该模型运用量子力学来表明坍缩并非永远持续下去。

这种反弹是由量子排斥原理驱动的,该原理阻止同质粒子(例如费米子)被挤压到相同的量子态。结果,坍缩达到极限后会反转,从而导致向外的反弹。研究团队表示:“这种反弹不仅是可能的,而且在适当的条件下是不可避免的。”

该模型探索了初始尺寸为 χ_* 的质量 M 在由 k ≡ 1/χₖ² ≤ 1/χ_²* 定义的弯曲区域内发生的球形坍缩。内部物质被视为理想流体,其能量密度会随时间从无压尘埃 (P = 0) 转变为稳定状态的 ρG。这会导致反弹:R_B = (8πGρG / 3)^−1/2

反弹之后,宇宙经历快速膨胀,压力 P(ρ) 就像一个膨胀势能——类似于标准宇宙学描述早期宇宙膨胀和当今暗能量的方式。

该模型还预测空间中存在一个虽小但明显的正曲率:−0.07 ± 0.02 ≤ Ωₖ

有趣的是,反弹发生在引力半径 r_S = 2GM 的内部,其作用类似于宇宙常数 Λ。而在外部,它仍然看起来像一个普通的史瓦西黑洞。

未来的任务,例如欧几里得任务,可以测试预测的曲率。其他项目,例如阿拉基斯任务,将研究包括恒星晕和卫星星系在内的微弱特征,这些特征可能与在反弹过程中幸存下来的古老致密天体(例如黑洞)有关。

按照这种观点,大爆炸并非万物的诞生——它只是更大宇宙中形成的黑洞内部新循环的开始。正如《对话》杂志所言:“我们见证的并非万物从无到有的诞生,而是宇宙循环的延续。”

资料来源:美国物理学会《对话

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