自人類建立文明以來,從未放棄過對本源問題的研究和探尋,例如人類究竟從哪來,未來又會到哪去。
步入科技時代後,人類認識到了宇宙的浩淼無邊,這個問題很自然地延伸成了“宇宙究竟從哪來,未來又會到哪去”。
不過,由於未來的不確定性,科學家們將更多的目光,放到了對宇宙起源問題的研究上。
我們都知道,目前主流的宇宙模型是基於大爆炸理論建立的,可還有一些非主流起源理論建立起的宇宙模型,同樣讓人難以忽視。
因為根據這些理論建立起的宇宙模型,在對某些問題的解釋上,甚至比以大爆炸理論為基礎的模型更加的自洽,例如黑洞宇宙模型(blackholecosmology)。
在該宇宙模型中,我們的宇宙正處於一個黑洞的內部。當然了,也可以理解為宇宙就是一個黑洞。為什麼會得到這個結論呢?這還要從宇宙膨脹現象開始説起。
經過對宇宙近百年的研究,我們知道宇宙是在加速膨脹的,由於新空間是從每一處空間中產生,這導致宇宙中的所有物體都在相互遠離。
不過,由於受到引力的影響,原本相距較近的物體在短時間內看不出多大的變化,只有從距離遙遠的星系中才能看出膨脹,並且相距越遠,相互退離的速度越快。
而在足夠遠的地方,那裏天體退離地球的速度已經大於光速。科學家們將這種光速臨界點內的距離稱為哈勃半徑(HubbleRadius)。
在黑洞宇宙模型中,當前宇宙的史瓦西半徑是等於哈勃半徑的。因為科學家們發現了一個顛覆認知且細思極恐的事實:如果將已知宇宙的質量帶入史瓦西半徑計算公式中計算,得到的數據和哈勃半徑只有極小的誤差。
由於對宇宙的計算數值非常龐大,無法做到完全的精確,所以可以認為史瓦西半徑和哈勃半徑是相等的,這也就意味着我們的宇宙是一個超級黑洞。
我們都知道,宇宙的密度其實極低,如果用一個非常形象的比喻的話,那麼相當於地球這麼大的體積,卻僅有一粒沙子的質量。
所以如此低的密度卻是一個黑洞,這確定讓人感覺難以置信,畢竟在黑洞的科普中,它都是一個密度極大的天體。但實際上這種情況確實能夠形成黑洞,一個總質量很大的物體,它的史瓦西半徑確實能夠達到,甚至超過自己的半徑。
更主要的是,在對黑洞的傳統認知中,當物質被黑洞吞噬之後,在巨大引力的作用下,最終會落到黑洞的核心——奇點(不考慮被潮汐力撕碎)。
不過這樣的結構並不是黑洞唯一的結構。因為黑洞強大的引力扭曲了時空,會在內部形成了一個與外界幾乎完全隔絕的空間。
而在這樣的封閉空間中,如果內部的物質分佈的非常均勻,那麼按照廣義相對論會存在一個穩定的時空結構,並不會坍塌成為奇點。
從這個角度來看,在沒有外界能量和物質輸入時,我們所熟悉的黑洞完全可以看做是一個靜態的宇宙。
而當黑洞接收到外界的物質和能量時,其質量的增加會帶動體積的增加,對於黑洞內部來説,就表現為空間的不斷膨脹。
所以在黑洞宇宙模型中,對於宇宙膨脹的解釋非常簡單,根本沒有必要定義出一種人類看不到、也測不到的暗能量和暗物質。
而黑洞宇宙模型,不僅僅能夠簡單解釋空間的膨脹,還能簡單地對微波背景輻射進行合理的解釋。
按照黑洞宇宙模型,當星系中的恆星變成黑洞之後,它會吸收外界的物質和輻射,以及其他黑洞,慢慢增加質量和體積,最終變成一個質量極大的超級黑洞,相當於宇宙中的宇宙。
由於起源於超新星爆炸,這讓它內部的温度爆表,但是因為引力扭曲了空間,所以它並不向外釋放能量。
隨着這個黑洞宇宙不斷膨脹,內部能量被稀釋之後,超高的温度開始下降,當它最終膨脹到和原宇宙近乎一樣大的時候,原本炙熱的高温變得極低,成了微波背景輻射。
值得一提的是,黑洞宇宙模型並非單一的結構,它是類似於套娃一層套一層的。也就是説,在我們宇宙的外面是一個更大的宇宙(母宇宙),而這個更大的宇宙中還有許多跟我們宇宙相同的兄弟宇宙。
同樣的道理,我們的宇宙也可能是其他宇宙的母宇宙,因為我們的宇宙中也有非常多的黑洞,這些黑洞中都可能隱藏了一個宇宙。
按照科學家的説法,黑洞宇宙模型共有多少層級、嵌套多少次,關鍵在空間的大小上。若三維空間無窮大,那麼理論上就能嵌套無數層。
同時科學家們還強調,黑洞宇宙在不斷膨脹和成長的過程中,有可能會和其他姊妹宇宙相遇,然後合成為一個更大的宇宙。
以上就是黑洞宇宙模型中的宇宙。正如文章開頭所説,雖然它並不是主流理論,但是在某些問題的解釋上,它確實比大爆炸理論建立起的模型,更加的符合人類的思維方式。
而更主要的是,目前之所以大爆炸理論能成為主流,主要是因為大爆炸理論的證據更多,能解釋更多的現象。
如果未來某一天科學家們發現了大爆炸理論中致命的錯誤,那麼它其實也還是有跌落神壇的一天。