宇宙在不斷循環(huán)？一起來(lái)看看吧

人類(lèi)總是在思考的三個(gè)哲學(xué)問(wèn)題，我是誰(shuí)，我來(lái)自哪里，我又將去向何方？帶著這三個(gè)問(wèn)題，人類(lèi)將自己居住的地球翻了個(gè)底朝天，通過(guò)各種生物化石以及歷史遺跡整理出來(lái)了人類(lèi)的演化過(guò)程。

不過(guò)就是因?yàn)槿祟?lèi)有著聰慧的大腦，善于思考，研究完了自己，又將我們的目光轉(zhuǎn)向了浩瀚的宇宙，不僅要弄清楚地球是怎么形成的，還要了解宇宙的起源。

宇宙大爆炸

現(xiàn)在科學(xué)界的主流思想認(rèn)為宇宙是源于一次大爆炸。不過(guò)這個(gè)理論的形成和接受也是有一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程的。作為推動(dòng)這個(gè)理論的鼻祖就是著名的科學(xué)家愛(ài)因斯坦了。在他沒(méi)有提出廣義相對(duì)論之前，科學(xué)界對(duì)于宇宙的來(lái)源眾說(shuō)紛紜，但都沒(méi)有一些實(shí)際的數(shù)據(jù)或者證據(jù)進(jìn)行支撐。

而廣義相對(duì)論中就提出了一個(gè)引力場(chǎng)方程，基于這個(gè)方程，科學(xué)家們可以通過(guò)數(shù)學(xué)的方式來(lái)計(jì)算并且推斷出宇宙的起源以及未來(lái)的狀態(tài)。勒梅特就此推斷出了宇宙是從一個(gè)很小的點(diǎn)膨脹開(kāi)來(lái)的，這就是最早的原生原子說(shuō)。在這個(gè)基礎(chǔ)上，哈勃又通過(guò)不斷地觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了宇宙紅移現(xiàn)象，也就是宇宙中的星系都在不斷地向外遠(yuǎn)離，并且越往外移動(dòng)的速度越快。

這意味著宇宙仍在膨脹，就像勒梅特認(rèn)為的那樣。如果這些星系在逐漸地分開(kāi)，那就意味著在很久以前，所有的東西都是緊密相連的。最終，在這些前者的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了宇宙大爆炸理論。宇宙大爆炸，就是宇宙從一個(gè)擁有高密度，高溫度以及高能量的奇點(diǎn)爆炸而來(lái)。

爆炸后的物質(zhì)向外擴(kuò)散，逐漸地減慢了速度，沉淀下來(lái)形成星云，星云中又孕育了各種星球，這其中也包括了地球。

宇宙的未來(lái)會(huì)是怎么樣？

基于引力對(duì)不同密度的物質(zhì)將產(chǎn)生不同的影響這個(gè)前提，科學(xué)家推測(cè)出宇宙未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)的命運(yùn)。在這里，我們首先要引入一個(gè)概念，臨界密度。臨界密度是指宇宙中物質(zhì)的平均密度。

保持這個(gè)密度水平，宇宙中的引力能夠達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)，這樣就能夠恰好阻止宇宙進(jìn)一步擴(kuò)張和膨脹，但是這個(gè)過(guò)程需要較長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)間。同時(shí)，為了對(duì)宇宙的未來(lái)做出可靠的預(yù)測(cè)，科學(xué)家首先要計(jì)算出宇宙的平均密度。要進(jìn)行計(jì)算，他們先要了解組成宇宙的物質(zhì)是什么，他們的密度分別是多少。

在大約30年前，天文學(xué)家們還認(rèn)為宇宙幾乎都是由構(gòu)成恒星、星系和行星組成的 "普通 "物質(zhì)組成。然而，隨著近年來(lái)科技的發(fā)展，我們觀測(cè)到了許多以前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)或者我們?nèi)庋劭床坏降奈镔|(zhì)，比如宇宙中存在的輻射、一些重子物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量。

而宇宙的未來(lái)會(huì)變成什么樣子，則是取決于它的密度是大于、等于還是小于這個(gè)臨界密度。因此，就產(chǎn)生了三種可能性。

1. 形成一個(gè)封閉的宇宙

如果宇宙的密度大于臨界密度，那么宇宙中的引力強(qiáng)大到足以阻止宇宙繼續(xù)膨脹，形成一個(gè)封閉的宇宙。最終，宇宙中的引力將引導(dǎo)這個(gè)封閉的宇宙向宇宙的內(nèi)部坍縮，以 "大擠壓 "的方式結(jié)束。

2. 形成一個(gè)向外擴(kuò)張的宇宙

如果宇宙的密度小于臨界密度，那么宇宙的引力就會(huì)大大減弱，無(wú)法阻止宇宙繼續(xù)膨脹下去，而且速度會(huì)越來(lái)越快。隨著宇宙的不斷膨脹，所有的恒星和星系將最終耗盡它們的能量。失去了能量支持的宇宙將徹底冷卻下來(lái)，形成一個(gè)寒冷但是卻向外擴(kuò)張的宇宙。

3. 形成一個(gè)平面的宇宙

如果宇宙的密度等于臨界密度，那么宇宙的引力會(huì)將所有物質(zhì)牽引到同一個(gè)平面中來(lái)，形成一個(gè)平坦的宇宙。不過(guò)這個(gè)宇宙還是會(huì)慢慢地進(jìn)行膨脹，不過(guò)速度要比向外擴(kuò)張的宇宙要慢得多，而且花費(fèi)的時(shí)間也要長(zhǎng)得多。

不過(guò)鑒于我們對(duì)于宇宙中暗物質(zhì)和暗能量的了解不多，隨著認(rèn)知的深入，可能宇宙的未來(lái)還會(huì)發(fā)生一些變化。就目前我們觀察到的情況來(lái)看，在這個(gè)加速膨脹的宇宙中還會(huì)出現(xiàn)第四種可能性。

- 我們現(xiàn)在所能看到的星系一個(gè)接一個(gè)地消失在我們的視線中。

- 幾百億年后，銀河系將是我們唯一能看到的星系。

- 太陽(yáng)將會(huì)坍塌成一顆白矮星，無(wú)法像現(xiàn)在這樣為地球提供足夠的光和熱。

- 恒星將慢慢燒毀并坍縮成黑洞。

宇宙最終將成為一個(gè)巨大、空曠、黑暗和寒冷的地方

羅杰·彭羅斯的宇宙循環(huán)到底說(shuō)了啥？

不管是上述哪種情況，宇宙最終都將消耗掉所有能量成為一個(gè)死寂之處。不過(guò)羅杰·彭羅斯描述的宇宙在大坍塌之后產(chǎn)生循環(huán)宇宙的可能性。考慮到這位科學(xué)家還獲得了2020年諾貝爾獎(jiǎng)，那么我們一起來(lái)看看為什么他這么支持這個(gè)宇宙循環(huán)理論吧。

要了解宇宙循環(huán)理論，想要引入一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，霍金點(diǎn)。霍金點(diǎn)指的是在宇宙微波背景輻射上類(lèi)似漩渦狀的現(xiàn)象。下圖就是由普朗克衛(wèi)星拍攝的最精細(xì)宇宙微波背景輻射地圖，在這個(gè)地圖中，羅杰總共找到了大約有30處這樣的點(diǎn)。羅杰認(rèn)為這些點(diǎn)是宇宙黑洞蒸發(fā)后形成的痕跡，而霍金是提出黑洞理論的人，因此他用霍金點(diǎn)來(lái)代指這些旋渦狀的現(xiàn)象。

而正是因?yàn)檫@些點(diǎn)的存在，羅杰才相信黑洞是上一個(gè)宇宙在坍塌時(shí)留下的痕跡。因此，宇宙才會(huì)不斷地坍塌，聚集到一點(diǎn)后又膨脹開(kāi)來(lái)，形成不斷循環(huán)的狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

目前主流學(xué)界采用標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型推導(dǎo)出了宇宙平坦、宇宙微波背景輻射分布均勻等現(xiàn)象，而由阿蘭·古斯提出的宇宙暴脹理論正好完美地解釋這些現(xiàn)象。因此，宇宙暴脹理論受到了廣泛的認(rèn)可。

而作為與之對(duì)立的宇宙循環(huán)理論，因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型充滿(mǎn)了矛盾，而且也沒(méi)有相應(yīng)的證據(jù)所支持，僅僅只有彭羅斯仍然為其搖旗吶喊。不過(guò)宇宙中還充滿(mǎn)了太多未知的事物，未來(lái)宇宙的命運(yùn)到底如何只能靜觀其變。