许多信仰宗教的人,都相信这世间有“因果循环”,所以在活这辈子的时候就会显得异常谨慎。但是抛开迷信的观点,人们认为这世上唯一没有处在循环的就是宇宙了,毕竟大爆炸理论深入人心,不断膨胀的宇宙,确实有着“有始无终”的结局。
广袤的宇宙
可惜,一千个人眼中有一千个哈姆雷特,诺奖得主彭罗斯就曾声称宇宙不仅有始有终还在循环,并且他还找到了证据。这么说,宇宙的起源方式真的要改写了吗?
彭罗斯称“宇宙在循环”关注2020年诺贝尔物理学奖的人,对于彭罗斯肯定十分熟悉。而事实上,相较于物理学家,彭罗斯更应该被称为数学家,无奈诺贝尔奖当中并没有数学奖。
2020年诺贝尔物理学奖得主
当时与彭罗斯一起获奖的还有莱茵哈德·根泽尔和安德里亚·格兹,但毫无疑问,他们的研究都与黑洞相关。值得一提的是,倘若这一年霍金还活着,那么他应该可以同彭罗斯一起上台领奖,毕竟奇点定理是他们合作探究的。
彭罗斯与霍金
彭罗斯一直都是一个不走寻常路的人,在获得诺奖之后,就迅速发表了新的论文,阐述自己对于宇宙的更多观点。
这篇论文的名字叫做《微波辐射中存在霍金点的明显证据》。
很多人看到这个题目肯定是一头雾水,明明每个字都认识,但是组合在一起就不知道在说什么了。
所以接下来,就让我们一起来看看彭罗斯到底在论文中到底写了什么,为什么说他的理论可能会将宇宙的起源方式改写。
宇宙微波背景辐射图
原来,彭罗斯认为宇宙从大爆炸诞生是对的,可是这个爆炸并不是“只有一次”,而是上一个宇宙在走向死亡之后,会发生一次爆炸,从而促使新的宇宙诞生。
简单来说,宇宙一直都在重复着从死亡到重生的过程,它并不是有始无终的。
为了证明自己的观点,彭罗斯还从宇宙微波背景辐射图当中找到了相关证据。这些证据就是多个“霍金点”,它们至少有30个。所谓的霍金点,其实指的就是黑洞在蒸发之后留下的痕迹。
宇宙微波背景辐射图中的“霍金点”
上世纪七十年代,霍金率先发现了黑洞的蒸发现象,指出这种隐藏在宇宙中的巨兽并非不会“变小”,它不光在吞噬增重,有时也会减减肥。
但是,黑洞的蒸发是非常缓慢的,所以想要形成如此多的痕迹,显然不是靠着时间就能做到的。因此,彭罗斯发现的霍金点就是上一个宇宙在坍缩之后留下的“痕迹”,它们证实了宇宙正在循环。
年轻时的彭罗斯
彭罗斯据此提出了“共形循环宇宙学”,彻底站在了宇宙因大爆炸起源并且从未终结观点的对立面。
他认为宇宙和世界的万物一样,也有循环的特性,它不会永无尽头的膨胀,总有一天它也会面临“大限已到”的结果。
共形循环宇宙学(CCC)认为,从大爆炸开始的宇宙终于一个加速膨胀的时空,形成一个世代;每个世代的终结又是下一个世代的大爆炸开始。CCC 描绘了一个无限的宇宙循环。
值得一提的是,彭罗斯并不是唯一一个反对宇宙起源主流观点的人,有不少科学家都对宇宙从大爆炸而来的言论保持质疑。
宇宙大爆炸模拟图
“奇点”是循环宇宙的“起点”彭罗斯的奇点定理,是在1964年的时候初步证实的。霍金在看到了他的观点之后,就认为这个理论适合整个宇宙,并且很快就与他合作投入研究,想要找到真正的答案。
在奇点定理诞生之后,许多科学家便开始对宇宙起源问题发难。
1981年,宇宙学家纳里卡以《果真有过大爆炸吗》为题提出,大爆炸宇宙学不是大尺度宇宙的唯一模型,“奇点”的物理意义就是一次创造世界的行为。
奇点与黑洞
可见,循环宇宙理论的诞生正是以奇点定理为起点的,并且在后续不断地使用其他的理论来完善它。
不论是彭罗斯在微波背景辐射图当中找到的证据,还是人们根据弦理论做出的推测,循环宇宙理论似乎都是能站得住脚的。
共形循环
至于这个循环的过程是怎样的,一般认为宇宙加速膨胀到一定数值之后,就会像放了气的气球,开始“坍缩”。
在这个过程当中,许多远离宇宙中心的东西就会被迫吸引到中心,而这种吸引的速度是非常恐怖的,从而产生很高的热量,直到温度达到“极限”,将宇宙变成高温且寂静无声。
此时,新的爆炸就会发生,全新的宇宙自然也就随之诞生了。
量子力学视角下宇宙的诞生
按照粒子物理学的新成就在宇宙学上的应用,“在大爆炸时,能量是高限,时间是低限。当能量趋近于低限时,宇宙达到寿命的中点,而后宇宙由膨胀转为收缩,宇宙将持续下半生直到另一次大爆炸爆发,从而完成一个整循环。”
以上就是循环宇宙理论的相关证明和发展,虽然看起来确实是挑战了宇宙起源方式“大爆炸理论”的权威。但事实上,循环宇宙理论早在古籍当中就初见端倪。
《易经》
在中国的古籍《周易》当中,就有提到“无往不复”四个字。虽然这里面的无往不复指的是对天地循环的看法,但实际上古人就是将天地堪称宇宙的。并且后来在《周易》当中还写到了,“终则有始,天行也”,这些说法似乎都在将我们引向循环宇宙的方向。
综上所述能够看出,彭罗斯在循环宇宙理论当中到底充当着一个怎样的角色。那么,他还曾有过哪些创新的想法?彭罗斯对于黑洞和广义相对论的贡献又到底有多大呢?
彭罗斯的贡献彭罗斯在各个领域当中,都是出名的创新小能手。你可能没有听说过他发明创造的东西,但是一定在生活中偶遇过“它们”。比如极富艺术性的彭罗斯地砖,这是他在1974年发现的,利用两种菱形地砖就能轻松实现非周期性平铺。如今,牛津大学数学系大楼的门前,就有铺设彭罗斯地砖。
彭罗斯与自己的“地砖”合影
此外,前些年大火的游戏“纪念碑谷”当中有一种楼梯,看起来是永无止境的,这就是彭罗斯与他的父亲一起创造的彭罗斯阶梯。如果大家感兴趣,可以去看一看,这个阶梯会给你带来视觉上的误差。
神奇的彭罗斯阶梯
当然,彭罗斯最杰出的贡献就是对广义相对论以及黑洞的贡献。身为数学家的彭罗斯,被拉进了相对论的研究之后,提供了许多的创新思路,并且还给出了奇点定理的首个证明。
可以说,彭罗斯的研究给了霍金极大的启发,并且后续二人又展开了合作,想要一起探索出宇宙的“终极答案”。
彭罗斯的诸多理论,比如循环宇宙或者宇宙监督假设,看起来像是“离经叛道”之作,可实际上,当去深入了解之后,就会发现这些理论极富创新性且有依据。
对于外界的质疑,彭罗斯显得十分坦然,他说:“对于基础物理学,我在大多数方面是相当保守的,与我所认识的大多数想在科学前沿获得进步的人相比,我更愿意接受传统智慧。”
如今已经91岁高龄的彭罗斯,依旧对这个神秘的宇宙保持着好奇心,并且一直在探索最终的答案。
希望在未来,彭罗斯能够给我们带来更多的惊喜,帮助人类理解我们在宇宙当中到底处于什么样的位置,而宇宙又是通过怎样的方式“诞生”的。
不知道大家在充分了解彭罗斯的对宇宙起源的看法之后,认为其和大爆炸理论相比,哪一种更具说服力呢?
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