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人類所處的宇宙,會不會是一個直徑930億光年的黑洞?
2023/07/31

黑洞是愛因斯坦廣義相對論中預言存在的一種天體, 它的品質和體積在理論上是不存在上限的,包括光在內的所有物質都不可能從黑洞逃脫,外界也無法窺探到黑洞內的景象。

可觀測宇宙是一個地球為中心,半徑465億光年,直徑930億光年的球形時空,雖然它只是大宇宙的極小一部分,但由于宇宙空間本身的超光速膨脹導致的星系超光速遠離地球,人類文明不論是現在還是未來,都只能看到可觀測宇宙內的景象。

對于可觀測宇宙之外的星系,人類永遠也無法看見它們。

細心的你想必這時候已經看出來了, 黑洞和可觀測宇宙之間的相似度其實是很高的,本質上都是一個被引力束縛導致與外界完全失聯的區域。

那麼我們是否可以大膽猜想: 可觀測宇宙其實就是一個黑洞?

這個被稱為黑洞宇宙論想法,很早就有科學家提出來了,并且他們還想到了驗證這一猜想的方法:如果我們的宇宙真的是一個黑洞,那麼現如今我們觀測到的所有物質的品質,就應該相當于黑洞的品質,我們還能根據這個品質求出黑洞的大小,最后將算出來的這個黑洞與宇宙大小進行比較。

遺憾的是這種方法計算出的結果并不支持 「宇宙是黑洞」這個猜想,因為除了最簡單的品質外,我們的宇宙和黑洞還有很多根本上的不同。

首先就是奇點

138.2億年前的宇宙大爆炸之前的奇點,和目前廣泛存在于宇宙中黑洞內部的奇點是完全不同的,黑洞的奇點是一個點,它位于黑洞的中心,那里的重力和密度是無窮大的,時空曲率也是無窮大的,因此物理學才會在黑洞奇點處失效。

而大爆炸奇點被稱為 初始奇點,是一個假設存在的奇點,它存在于大爆炸之前,包含了宇宙誕生之前的所有能量和時空信息。

這兩個奇點最大的不同在于:大爆炸奇點早已不復存在,是138.2億年前的事情了,而黑洞奇點卻遍布全宇宙的黑洞內, 一旦墜入黑洞就無法離開黑洞奇點,而由于大爆炸奇點存在于宇宙誕生之前,所以就算未來人類掌握了時間旅行技術,也不會穿越到宇宙大爆炸之前,更不會遇到大爆炸奇點。

在目前關于黑洞的研究中,黑洞奇點被單純描述為一個讓所有物理定律都失效的地方,但事實上如果未來我們能找到一個老年品質黑洞的話,它的引力就不會那麼強,我們完全可以發射探測器進入這個老年黑洞的內部去觀測奇點,只是我們無法把數據傳遞到黑洞內部。

科幻電影《星際穿越》中的 卡岡圖雅黑洞就是一個典型的老年黑洞,因此人類的飛船在進入黑洞之前才沒被撕碎,不過後來主角進入黑洞內部獲得引力數據,再利用引力波把數據傳輸出來的情節就屬于科幻了。

總體而言

雖然目前尚無證據表明可觀測宇宙是一顆黑洞,但不論是宇宙還是黑洞,人類目前對它們的了解都還很少,未來隨著技術的進步,科學家們也許會發現更多它們之間的共同點。

目前唯一把宇宙和黑洞都囊括在內的學科其實是高能物理,高能物理學家們一直在用對撞機內的粒子對撞進行實驗,試圖在微觀層面重現當年宇宙大爆炸后發生了什麼,這種近光速粒子之間的對撞理論上還有可能撞出微型黑洞。

不過現階段的對撞機功率還太小,并不足以產生黑洞,因此很多人擔心的對撞機產生黑洞毀滅地球并不會發生 ,完全是杞人憂天。

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