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奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

时间:2020-08-07 11:02:47  来源:  作者:

粒子剧烈运动产生温度,这是我们世界的解释。奇点不是我们世界管辖范围,因此无法用我们世界理论来衡量。

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

奇点是一个假设,在奇点处一切理论都失效。

现代物理学认为,宇宙大爆炸起源于一个无限小的奇点,既然无限小,就是无法度量的小,它当然比一个电子还要小,比量子力学认为人类可以认知最小的极限,普朗克尺度还要小。

广义相对论场论认为,物质缩小到史瓦西半径后,奇性就不可避免,这就是时空零点。在这个地方,时空崩溃或者分离,时空消失。而人类的一切度量都是在时空中设定的,是对时空和物质的描述,没有时空怎么描述?

量子力学规定了一个最小值,这就是普朗克尺度,也就是人类可以认知的最小长度,为1.6x10^33cm。这个尺度比电子还要小20个数量级。量子力学认为,长度和时间都具有不确定性,不确定性的程度是由普朗克常数确定,普朗克常数为h=6.6260693x10^34J·s。

而从中得出的普朗克长度就是人类认识的最小长度,与之相对应的最小时间间隔为普朗克时间,约为10^-43s。这个世界比普朗克尺度短的长度就没有意义了,也没有比普朗克时间更短的时间存在。

因此人类理论都是建立在普朗克长度和普朗克时间之上的,奇点在这个之下,怎么能够有之上理论去解释之下的东西呢?因此奇点在人类认识极限之外,无解。

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

奇点为什么会无限小?

首先,奇点定义为体积无限小,这个无限小是根据爱因斯坦广义相对论场论得出来的。上世纪德国天文学家、物理学家卡尔·史瓦西,根据爱因斯坦场论,发现了史瓦西半径的存在。就是任何具有质量的物体都有一个自己临界半径值,一旦物质被压缩到自己质量的史瓦西半径以内,就无可避免的无限坍缩到中心一个无体积的奇点上,并与质量成正比,在周边形成一个球状封闭的无限曲率空间,在这个空间里,任何粒子和光都无法逃逸。

史瓦西半径的计算公式为:R=2GM/C^2。这里R表示史瓦西半径值,G为引力常量,M为物体质量,C为光速。

根据这个公式,可以计算出太阳的史瓦西半径约3000米,而地球史瓦西半径只有9毫米。宇宙中的黑洞就是史瓦西半径理论最准确的验证天体,黑洞无论质量多大,中心都只只能存在一个无限小的奇点,但史瓦西半径就有大有小,与质量成正比了。

宇宙质量这么大,当还没有爆发开来时,只能以奇点的形式存在。

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

奇点的其他三个无限都是从“体积无限小”推论出来的。

在我们世界,对温度的解释是粒子运动的结果。粒子密度越高,运动越激烈,温度就越高;反之,温度就越低。奇点中是不是这样呢?不知道,因为没有理论能够解释奇点。一般来说,奇点中已经没有时空,有没有我们认知的粒子也无法知道,怎么还有粒子运动呢?

其实,无须证明奇点中是不是有剧烈运动,我们完全可以不去管他,从奇点无限小就可以推论出其他三个无限了。因为既然我们都无法知道这个奇点体积到底有多小,小得几乎为零,也就是时空零点,那么这个奇点密度、温度当然就会无限大了。

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

我们想想,即便这个奇点包含了我们世界1克的物质,把它极度压缩到无限小,你还能够度量出它的密度吗?即便这个1克的物质温度为1K,或0.0001K,如果这个物质在我们世界密度为1g/cm^3(水的密度),根据能量守恒定律,这0.0001K温度物质被压缩到无限密度,你还能够度量出它的温度有多高吗?

这就是密度无限大和温度无限高的来历。至于无限曲率,在前面关于史瓦西半径介绍中已经说明了,就是物质压缩到自己史瓦西半径范围内时,就会与质量成正比形成一个球形无限曲率空间,在这个空间里,曲率也就是引力是无限的。

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

那么奇点是怎么来的呢?这里介绍奇点来源的两个猜想。

其一,宇宙回归奇点。

这个理论认为宇宙现在一直在膨胀,当膨胀到一个临界点就会停止并开始收缩,最终会坍缩成一个奇点;而奇点在适当的时候又发生爆炸形成新的宇宙。科学界认为,宇宙膨胀收缩受暗能量和暗物质的主导,暗能量主导并催动宇宙膨胀,暗物质主导这天体物质的引力收缩。

这两种力量的博弈就看最终哪一方胜利。目前还是主导膨胀的暗能量占优势,因此宇宙还在加速膨胀。如果最终主导膨胀的暗能量完胜,宇宙就会在膨胀甚至撕裂中终结;如果主导引力的暗物质获胜,宇宙就会在收缩中终结。这两种宇宙归宿结局大不一样,时空通讯过去有过多篇文章介绍,这里不再赘述。

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

其二,量子涨落理论。

这个理论认为,在宇宙没有诞生前,虚空中没有时空,但充满了能量,这种能量被称为“真空零点能”。量子力学认为,真正的真空是“假真空”,当然这种“假真空”在我们宇宙中是不存在的。我们宇宙只有“真真空”,实际上我们宇宙“真真空”再极限的真空,也还是有空间和物质存在,哪怕1个立方米1个粒子。因此我们世界的“真真空”才是真正的“假真空”。

这看起来有点绕,我要说明的是,在宇宙还没有诞生的时候,没有空间和时间,更没有物质,是真正什么都没有。但量子力学认为在这种虚空中充满了能量,这些能量以虚粒子对的形式不断出现,又同时湮灭,科学的术语叫“量子随机涨落”。

本来在这种完美平衡中就不会有宇宙出现,可惜,这个世界一切并不是完美平衡的,任何地方都有缺陷,就会打破这种平衡。在宇宙没有出现前的量子涨落会不会出现破缺打破平衡呢?

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

杨振宁、李政道的理论像一道闪电,点亮了黑暗的夜空。

上世纪50年代,杨振宁、李政道两位华裔科学家发现了弱相互作用中的对称性破缺,建立了宇称不守恒定律,由此他们荣获了诺贝尔物理学奖。他们这个伟大发现,使人类对宇宙认识上升到了一个新的层次。

要知道,在几千年的人类思想中,在几百年的科学证明中,人们认为这个世界宇称是守恒的。比如质量守恒、能量守恒、动量守恒、角动量守恒等等,这些都遵循着诺特定理,这个定理表述极其简单:物理学里的连续对称性和守恒定律一一对应。

奇点为啥有四个无限,温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗?

 

结果这两位华裔科学家,却折腾出了个不守恒,而且被证明。这对科学界来说,简直就是石破天惊。从此人们对世界的看法改变了,物理规律改变了,一切研究都要遵循这个新发现来进行。

根据这个理论,量子力学解释了奇点出现的原因:虚空中充满了不确定性量子随机涨落的能量扰动,虚粒子对有那么一两个不守规矩的粒子出现了失衡,没有湮灭,由此成为爆发出我们宇宙的奇点。

这当然只是猜想,这些理论目前还在探讨中,并无定论。或许人类永远也不能完全弄清宇宙起源和归宿,但可以越来越接近真相。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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