楠木軒

如果時間在大爆炸之前根本不存在,那大爆炸怎麼能發生呢

由 秋長紅 發佈於 科技

”首先,因為大爆炸之前發生的事件都沒有可觀測後果,所以我們可以理所當然地説,現有理論所涵蓋的範圍不包括大爆炸之前,因為時間是從大爆炸之後才出現的。或者可以説,大爆炸之前所發生的事件根本無法被定義,因為我們沒有辦法測量當時發生的任何事情。” 霍金還説到:“我們所處的空間與時間都起始於150億年前的大爆炸。真實時間的起點就是一個奇點,而我們現存的物理定律在那時都是無法成立的。”

大爆炸理論,甚至宇宙暴脹理論都在試圖解釋大爆炸之後的宇宙,而在大爆炸之前卻什麼也沒説。 根據廣義相對論,宇宙大爆炸開始時的初始狀態是一個奇點。

引力奇點或者説時空奇點是一個位置,在該位置,用於測量引力場的量以不依賴於座標系的方式變為無窮大。

這些量是時空的數量不變曲率,其中也包括了對物質密度的測量。為了能更好地證明彭羅斯-霍金奇點定理,讓我們先定義:在一個存在着奇點的時空中,測地線不能被平滑地延伸,而此測地線的終點則是奇點。以上是一個很不同的定義,但是對證明彭羅斯 -?霍金奇點定理很有幫助。時空奇點中最重要的兩種類型分別是曲率奇點和錐形奇點。另外我們也可以根據事件視界的有無分別時空奇點(若沒有事件視界,則是裸奇點)。相對論與量子力學都無法準確的描述大爆炸。

初始奇點曾是一個擁有無限大密度的重力奇點,且被認為包含了宇宙中所有物質的質量以及宇宙的時空在其中,其後在量子漲落的作用下,迅速地在大爆炸中擴張,隨之暴脹,最終形成了我們現在的宇宙。初始奇點是普朗克時期的一部分,歸屬於宇宙最早期的歷史。

弗裏德曼方程是可以描述早期宇宙擴張的,但是我們怎麼才能將弗裏德曼方程應用到大爆炸的那一瞬間以及大爆炸之前呢?

現在,讓我來回答這個問題:大爆炸之前到底是什麼樣的?

我從來就不認同世上存在一個質量無限大,密度無限大的奇點。我們需要重新審視t=0時的弗裏德曼方程,大爆炸是何時以及如何發生?我們可以先試着回答這個問題:如果宇宙坍塌,它最終的體積會是零嗎?它最終的密度會是無限大嗎?或者是會有一個力與其相抗?換句話説,我們需要給予奇點一個新的定義。

幾十年來,光子的結構是科學界熱門的話題,物理學家們也正在試圖弄清光子的結構。一些證據表明光子內部擁有着正電與負電。還有新的實驗發現了每一刻光子的吸收率都取決於其形狀。另外光子長達四米,這與非結構化的概念產生了衝突。以上這些意味着我們需要重新思考我們對能量的理解了。愛因斯坦認為物質與能量是可以互相轉換的。他建立了質能等價方程 E=mc^2,也就是説能量與質量可以通過一個常數互相轉換。

現今有許多論文都説明了光子是有質量上限的,而實驗也證明了光子帶正負電荷。理論與實驗都沒有隻限於光子,所以引力子也被包含在其中。即便只是引力子的靜止質量,科學界內都爆發過激烈的爭論。

為了學習與理解光子的結構,我們需要先弄清楚光子頻率與能量的關係。引力場中光子頻率的變化已經在龐德-雷布卡實驗中展示了。當一個光子向地球墜落了?y?路程之後,根據能量守恆定律,我們知道:

色荷與磁色

一個光子即使在其最小能量的狀態下也是攜帶着電場與磁場的,因此引力子進入光子結構所導致的能量增減必須與電場和磁場強度的增減互相對應。換句話説,一些引力子導致了電場強度的上升,一些引力子則導致了磁場強度的上升。另外,引力子不止能形成最低能量態的光子,這些所形成的光子還擁有電磁性質(被在CPH理論中被稱為色荷與磁色(CPH即Creative?particles Higgs Theory)。下一步,由於需要明確究竟是什麼機制導致了色荷與磁色的產生,我們可以觀測光子在進入引力場之後的能量變化,在其發生重力藍移之時。

在一個正電場與負電場形成之後,兩個磁場也同時形成。現在,我們有了兩對磁色。因此我們定義CPH矩陣如下:

CPH矩陣告訴了我們一個光子最小的能量是多少。

亞量子能量(SQE):

我們用CPH矩陣定義了正負亞量子能量如下:矩陣的第一行為正亞量子能量,第二行則為負亞量子能量;

因此正負亞量子能量的能量與速度相等,且它們之間唯一的區別就是色荷前的正負號以及磁色流向。

虛光子

虛光子一共分為兩種,即正、負虛光子,它們的定義如下:

一個真光子是由一個正虛光子與一個負虛光子所形成的。

在上式中,n和k都是自然數。到目前為止,電磁能(光子)的產物可由重力藍移描述,在相反的情形下,光子可以衰變為一對正負虛光子。在紅移的情況下,虛光子也可以衰變為正負亞量子能量(SQEs),而亞量子能量(SQEs)又可以衰變為色荷與磁色。色荷與磁色互相遠離並失去了對對方的影響,最終成為引力子。光子中亞量子能量的數量與光子的能量之間存在着關係。

所以説,光子是正負虛光子的結合體。光子還是一個非常弱小的電極,這個結論可以用來解釋帶電粒子的吸收與發射能量。

奇點的新定義

根據廣義相對論,宇宙的初始狀態,在大爆炸開始的瞬間,是一個奇點。然而我們無法用廣義相對論或是量子力學解釋大爆炸,我的問題是:如果宇宙坍塌,它最終的體積會是零嗎?它最終的密度會是無限大嗎?或者是會有一個力與其相抗?

早在1917年,愛因斯坦假設到:“整個宇宙都是靜態的。(也就是説在大尺度的性質不隨時間而變化)”

1922年,弗裏德曼向我們展示了一個關於宇宙是在膨脹的解答,其答案是一個無界限的雙曲幾何,其微分方程如下:

在哈勃發現了宇宙是在不斷膨脹的事實之後,弗裏德曼的方程變成如下:

換句話説,弗裏德曼為我們提供了一個答案——動態宇宙,它隨着時間改變自身的體積。

在19世紀90年代,實驗觀察數據表明了宇宙膨脹是不斷加速進行的,且暗能量可能就是幕後的推手。

根據標準大爆炸理論,我們的宇宙以一個奇點的形式橫空出現。那麼什麼是奇點呢?它又是從哪裏來的呢?一定要説的話,科學界也不完全確定。奇點的存在,推翻了我們現有對物理的認知。奇點曾被認為處於黑洞的核心,無限多的物質被擠壓進,導致無限大的密度。這些無限大密度的區域就被稱作'奇點'。科學家們認為,宇宙的開始就是一個體積無限小、温度無限高、密度無限大的奇點。但是奇點從哪來呢?它又是為什麼出現的呢?我們並不知道。

為了回答這個問題,讓我們通過指定牛頓第二定律及萬有引力定律的限度,先來看看一顆絕對黑洞的誕生。這樣的話,我們就可以在一個絕對黑洞爆炸的時候解釋奇點了。在這個方法中,奇點的體積將不是零,且其密度也將被限制。

上述我們對一個絕對黑洞的定義過於簡略,所以我們還需要使用一些科學概念以及宇宙學公式來完整地定義它,並且對其結果加以分析。根據CPH理論,能量(也包括其他一切亞原子粒子)是由亞量子能量所形成的,而亞量子能量的總速度V(SQE)是一個常數,但是它的總傳輸速度V(SQET)與非傳輸速度V(SQES)卻不是常數。如果我們降低總傳輸速率V(SQET),那麼非傳輸速率V(SQES)將會增加,反之亦然。也就是説,如果總傳輸速率想要達到其最大值,那麼非傳輸速率就要為零,如下:

由於施加在粒子/物體上的外力方向不同,總非傳輸速率與傳輸速率之間將會互相轉換。

現在,我們終於可以定義一個絕對黑洞了。但是在完整的定義之前,我們還需要弄清楚兩個術語:亞量子發散與亞量子斂合。

1,亞量子發散:若一個粒子/物體由於萬有引力被一個巨大天體所吸引,那麼其亞量子能量的線速度將會是傳輸速率,因此我們説這是個亞量子發散的物體。

2,亞量子斂合:若一個粒子/物體的總傳輸速率到達0,我們則説這是個亞量子斂合的物體。

亞量子發散與斂合。

絕對黑洞的定義:如果粒子/物體掉入絕對黑洞,則它將在到達絕對黑洞表面之前發生子亞量子發散。

想象一下,絕對黑洞不斷地吞噬更多物質; 它的質量和引力場強度都會增加。 通過增加質量,體積將會減少,壓縮其亞量子能量,並限制過渡空間。

奇點的定義:很高密度的絕對黑洞在具備以下兩個條件時,將達到奇點狀態:

1)其亞量子能量達到亞量子斂合狀態。 因此,絕對黑洞表面上所有物體的線速度變為零,

2)由於重力壓,絕對黑洞的亞量子能量之間平均距離變為零。

亞量子能量在黑洞內四處散射,以致絕對黑洞內部都充滿了亞量子能量,因此達到了奇點狀態。在奇點狀態下,密度非常的高,但不是無限大。體積也不會到達0,但是亞量子能量之間的平均距離將會是0。以上的描述可以解釋為什麼與牛頓第二定律及萬有引力定律相互抵消了。同時,描述中有三個基本限度:傳輸速率,非傳輸速率,以及密度。這三個限度就是可觀測宇宙和所有物理現象所存在的本質原因。

現在,我們可以通過弗裏德曼方程來重新審視宇宙大爆炸。

方程右邊所描述的是真時空,且可以解釋大爆炸之後,因為?k?決定了時空的幾何特徵,而?c?則是常數(真空中的光速)。但是我們知道,光速在引力場中並不是一個常數,而且光速在一個絕對黑洞的表面和內部都是0。因此,如果我們想對一個絕對黑洞使用弗裏德曼方程,我們必須將光速設置為0,新的方程將如下:

接着,我們假設 R?不為0(這是一個合理的假設,因為在宇宙坍塌的終點,體積並不會完全消失。而且‘宇宙的誕生是憑空出現的’這種説法也非常的荒誕)。我們同時取上述式子兩邊的平方根,得到:

當?t=0時,我們便可以得到宇宙的初始半徑(大爆炸的瞬間)。

上面這個指數方程向我們描述了大爆炸之後的瞬間,宇宙的膨脹速度極其快速。宇宙大爆炸同樣也導致了牛頓第二定律與萬有引力定律在相互抗衡的過程中,兩者相互抵消。在大爆炸之後不久,宇宙中的速度極限並不是光速。因為連亞量子能量間彼此碰撞,連光子都會被分解,那時候的速度極限很可能是兩個亞量子能量速率中的一個。我們又可以寫到:

經典力學與相對論(廣義與狹義)將加速度描述為現象外在的解釋,而與亞量子尺度的性質無關。我們還需注意,巨大物體之間的交互(比如碰撞)是在量子層下進行的(實際上是亞量子層)。在亞量子級,其速度是不變的,在任何條件、任何空間與任何交互下,線動量轉換為非線性動量,反之亦然。在亞量子能量的幫助下,我們展示了大爆炸之前的奇點並不是0體積,也不擁有無限大的密度。

作者: Hossein Javadi

FY: 神靈之踹

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