根据现有的理论,我们的宇宙诞生于大约137亿年前。那个时候,宇宙所有的能量集中于一个没有体积的奇点内。然后,这个奇点突然爆炸,迅速膨胀,形成了今天的宇宙。
(图片说明:宇宙大爆炸历程示意图)
这个理论听起来有些难以接受,但它的确有着大量的理论支撑。大约一百年前,科学家们发现了宇宙是在膨胀的。随后有人反推后得出结论,那就是宇宙曾经聚集在一个点内,然后通过大爆炸形成,并且将膨胀的状态延续到今天。
奇点,是通过爱因斯坦的广义相对论推导出来的一个概念,由于没有体积,奇点的密度无限大,温度无限高,时空曲率也无限大。
另外,作为描述相邻物质运动模式的雷乔杜里方程能够预测物质的轨迹是收敛还是发散,它也是大爆炸理论的佐证之一。
(图片说明:直到今天,我们的宇宙仍然在不断膨胀)
正是在这些理论向前的推导下,科学家们也更加相信了宇宙大爆炸理论。
大爆炸宇宙论的问题但是,这里也有一个问题。根据爱因斯坦的理论,在奇点里或者接近奇点的状态下,我们已知的所有物理定律就会失效。然而,科学家们在继续推测时,又似乎发现物理定律不会瓦解,这就出现了矛盾。
正因如此,位于蒙特利尔的麦吉尔大学理论宇宙学家Robert Brandenberger才指出:“所以说,在讨论宇宙从大爆炸中诞生时,我们还真的无权说得如此肯定。”
同时,在讨论黑洞的奇点时,科学家们还会面临另一个巨大的矛盾,那就是广义相对论和量子力学之间的矛盾。这个矛盾我们已经并不陌生了,这也是爱因斯坦和玻尔之间辩论的焦点。
广义相对论是一种确定的理论,也就是说当我们知道某个天体在某时刻的相关参数,那么它在下一秒会如何运行就已经明确了。而量子力学则大不相同,在微观世界,即使我们知道足够多的参数,也无法判断一个粒子下一秒会出现在什么位置上,而只是知道它可能出现在哪些位置上,以及出现在某个位置的概率有多大,绝对无法保证它一定在哪里。
这就是广义相对论和量子力学之间的矛盾之一,而且在讨论奇点时,二者的矛盾也尤为明显。那么,科学家们是否有好的办法呢?
量子修正