2024年06月20日 宇宙起源于无穷小的奇点

宇宙起源于一“点”

宇宙究竟是如何诞生的？在20世纪以前，这个问题的答案众说纷纭，但一直缺少一个可以说服大多数人的“定论”。直到1929年，美国天文学家埃德温·哈勃在他的前辈V.M.斯里弗观测旋涡星云的成果之上，再专注地观察遥远的星系时，发现了一个对后世影响至深的规律。

哈勃发现，当星系和地球的距离发生变化时，地球接收到的来自该星系的电磁辐射也会随之发生变化。当星系远离地球时，地球观测到的星系辐射频率会降低，同时其波长会变长——这就是著名的宇宙红移现象。

也就是说，这些距离地球无比遥远的星系都在远离地球所在的银河系而去，并且距离我们越远，它们远离我们的速度也会随之越来越快。

将结论推至整个宇宙——“宇宙正在膨胀”，这一发现深刻地震撼了当时的社会。毕竟，对于当时的天文学界来说，还有相当一部分天文学家认为整个宇宙空间是“静止”的，地球在宇宙的“地址”永远不会变化，而地球与其他星球的距离也是恒定的。

可以说，哈勃的发现狠狠“打脸”了这些在当时还是主流的科学家，也有力地证明了1927年比利时天文学家乔治·勒梅特提出的“原子演化假说”。后来，这种假说有了一个更广为人知的名字——“宇宙大爆炸理论”。

既然宇宙正在不断地膨胀，那么让我们将时间倒流，将所有正在往某一方向膨胀的星系、天体按原路返回，直到成为繁杂的宇宙尘埃，直到成为分子、原子，成为不可描述其形状的能量……最终，所有物质都会归为一“点”，这就是宇宙的“奇点”，宇宙的起源。

大约138亿年前，整个世界还不存在时间、空间的概念，宇宙诞生之初，一片混沌中只有这么一个热量、质量、密度都无限大，体积却无限小的点。这一处的压力到达了无限大的状态，只待承受不住时，便发生巨大的爆炸，其中蕴含的物质和能量都四散喷发出去——此后，时间开始从零流动，空间也开始不断膨胀。

四散的物质、能量的温度逐渐冷却，也渐渐有了发生反应的条件，质子和中子开始结合，氢、氮等轻元素就此诞生。在数十万年，甚至数十亿年的日积月累下，这些渺小的元素慢慢聚集，形成了原始的物质云。

在引力的作用下，这些“云”好似面团一样被造物主的手“揉搓”，成了一颗颗滚圆的星体，以不同的结合、反应方式分化出了行星、恒星等不同的天体。再之后，这些天体便组成了一个个“大家族”，形成了原始星系。

这一过程中，偶然有超高密度的物质在某处聚集，它们就可能直接发生坍缩，形成原初黑洞。原初黑洞的体积可能小到人类肉眼不可见的程度，甚至只有原子大小，但质量却可以达到10亿吨，相当于一座大山。

#头条创作挑战赛#在人类诞生之初就随之诞生的一个究极疑问——“我是谁？我从哪儿来？要到哪儿去？”而在一代又一代的宇宙学家、天文学家孜孜不倦的探索中，在这些站在人类智慧巅峰的物理学者提出的一个又一个宇宙起源模型中，几乎都绕不开同一个晦涩的、甚至可以称之为“玄乎”的概念——“奇点”。如何理解奇点的存在？它究竟确实是万物之始，亦或是万物之终局？就让我们回到一切的起点，回到宇宙大爆炸的那一刻，看看它的里面和外面都有些什么……宇宙起源于一“点”宇宙究竟是如何诞生的？在20世纪以前，这个问题的答案众说纷纭，但一直缺少一个可以说服大多数人的“定论”。直到1929年，美国天文学家埃德温·哈勃在他的前辈V.M.斯里弗观测旋涡星云的成果之上，再专注地观察遥远的星系时，发现了一个对后世影响至深的规律。

哈勃发现，当星系和地球的距离发生变化时，地球接收到的来自该星系的电磁辐射也会随之发生变化。

当星系远离地球时，地球观测到的星系辐射频率会降低，同时其波长会变长——这就是著名的宇宙红移现象。

也就是说，这些距离地球无比遥远的星系都在远离地球所在的银河系而去，并且距离我们越远，它们远离我们的速度也会随之越来越快。

将结论推至整个宇宙——“宇宙正在膨胀”，这一发现深刻地震撼了当时的社会。

毕竟，对于当时的天文学界来说，还有相当一部分天文学家认为整个宇宙空间是“静止”的，地球在宇宙的“地址”永远不会变化，而地球与其他星球的距离也是恒定的。

可以说，哈勃的发现狠狠“打脸”了这些在当时还是主流的科学家，也有力地证明了1927年比利时天文学家乔治·勒梅特提出的“原子演化假说”。

后来，这种假说有了一个更广为人知的名字——“宇宙大爆炸理论”。

既然宇宙正在不断地膨胀，那么让我们将时间倒流，将所有正在往某一方向膨胀的星系、天体按原路返回，直到成为繁杂的宇宙尘埃，直到成为分子、原子，成为不可描述其形状的能量……最终，所有物质都会归为一“点”，这就是宇宙的“奇点”，宇宙的起源。

大约138亿年前，整个世界还不存在时间、空间的概念，宇宙诞生之初，一片混沌中只有这么一个热量、质量、密度都无限大，体积却无限小的点。

这一处的压力到达了无限大的状态，只待承受不住时，便发生巨大的爆炸，其中蕴含的物质和能量都四散喷发出去——此后，时间开始从零流动，空间也开始不断膨胀。

四散的物质、能量的温度逐渐冷却，也渐渐有了发生反应的条件，质子和中子开始结合，氢、氮等轻元素就此诞生。

在数十万年，甚至数十亿年的日积月累下，这些渺小的元素慢慢聚集，形成了原始的物质云。

在引力的作用下，这些“云”好似面团一样被造物主的手“揉搓”，成了一颗颗滚圆的星体，以不同的结合、反应方式分化出了行星、恒星等不同的天体。

再之后，这些天体便组成了一个个“大家族”，形成了原始星系。

这一过程中，偶然有超高密度的物质在某处聚集，它们就可能直接发生坍缩，形成原初黑洞。

原初黑洞的体积可能小到人类肉眼不可见的程度，甚至只有原子大小，但质量却可以达到10亿吨，相当于一座大山。

再后来，在亿年的“燃烧”中，那些由丰富的氢元素组成的恒星终于耗尽了它们的“燃料”，无法再进行任何一次核聚变以支撑自己的重量，于是纷纷向中心坍缩，或是形成质量极大、体积极小的黑洞，或是形成能够周期性发出脉冲信号的中子星。

黑洞的诞生，就仿佛往向来平静、只生活着食草动物的某处大草原中突然投放了一群狮子，它们不讲道理，见“星”就杀。

无论是恒星、行星，或是以其他形式存在的天体，只要进入了黑洞的事件视界，就免不了被撕碎成能量、物质，最终被吞噬进这个神秘的大洞——哪怕跑得像光一样快，也无法从中逃脱。

黑洞吞噬越多物质，它的体积和质量就会变得越来越大，其“胃口”也越来越旺盛，此后就能吞噬越来越多的物质，甚至在与其他黑洞相遇时吞噬质量较小的黑洞，引起两个大型星系的合并。

在将时间延得无限长之后，或许会有一颗“究极”黑洞，吞噬了宇宙空间中的其他所有存在的事物，在到达一个极限后，迎来宇宙的终局，或者说，是“另一个宇宙的开端”……奇点非“点”那么，难免有人会感到好奇：宇宙的起源既然是一个“点”，那除了这个“点”之外，还存在着些什么呢？它的里面又是什么呢？物质和能量以何种方式在奇点中存在呢？实际上，奇点非“点”，它并不是任何空间中实际存在的一个点，而更多地是一种抽象的概念。

这就好比我们学习的数学，当数学中说某个值无穷大时，它形容的往往是一种趋近于无穷，或是无限趋近于某个值的状态，以至于没有任何有限的数可以与其相比，而非指一个具体的数。

同样的道理，我们也可以如此理解宇宙的“奇点”，它的密度无限大、温度无限高、质量无限大，以至于没有任何事物的密度、温度和质量可以与之相比，这一切“浓缩”在了一个无限小的“点”中，成为了宇宙的起源。

但我们在这么简单地理解奇点的同时，也要知道，它就像数学中的∞不指任何一个具体的数字一样，奇点也不指任何一个具体的点。

当我们如此理解、描述奇点时，并不代表我们有多么了解奇点这一概念，恰恰相反，这反应的是人类的无知。

因为奇点实际存在的状态不能用任何具体的词汇去描述，它甚至不存在任何空间维度，被称为“0”维空间。

众所周知，我们的日常生活中所存在的空间是一个三维空间，有着水平方向、竖直方向和深度方向，我们可以在其中上下、左右、前后随意移动，这也是我们的物理学存在的空间维度。

如果再加上时间这一维度，就成了人们常说的“四维空间”，用以将时间具象化去讨论问题。

那么奇点的“0”维空间也就意味着，它的存在不符合我们已知甚至是未来有可能知晓的任何一种物理规律，人类以三维或是四维的视角去解读奇点，注定一无所获。

但身处三维空间中，人类又实在难以跳脱出如此的视角，就好比在地上爬的蚂蚁永远无法理解天空的概念一样，我们本就无法理解奇点的存在。

有科学家认为，奇点本来就不是属于“我们的世界”的事物，而是一种属于“超时空”或是“高纬度”的存在方式。

但无论如何，在宇宙还处于奇点状态时，不存在任何空间和时间的概念，当然也可以这么说：奇点本身的存在就是空间和时间——既然空间的概念都不存在了，那么奇点当然也就没有所有“外部”或是“内部”的概念了。

奇点是万物之始，我们可以说奇点就是“一切”，而奇点状态下空间和时间的概念都不存在，以人类生存在三维空间的视角完全无法解读它的意义，因此我们自然也可以说奇点不是“一切”，奇点对于人类来说什么都不是，是一片“虚无”。

始于奇点，又回到奇点？既然我们无法彻底理解奇点的含义，那么我们就不去尝试彻底理解，而只是默认宇宙诞生之初以如此的形态存在。

那么，奇点本身诞生之前，又存在着些什么呢？上文提及过“黑洞”这一独特的天体，由于缺乏直接观测的手段，人类至今也无法解答黑洞是否存在其寿命的尽头，而当一个黑洞到达它的极限时，又会发生什么。

但假设黑洞确实是“没有上限”的，它可以无止境地吞噬宇宙空间中存在的一切物质，那么，当宇宙中诞生了一颗“究极”的、吞噬了一切的黑洞后，又会发生什么呢？有人猜测，这其实就是“奇点”的来源。

也就是说，宇宙由奇点大爆炸而诞生了后来存在的一切天体，而当黑洞诞生，并逐渐有一个黑洞吞噬了宇宙空间中的所有存在后，它的存在本身就成了一个新的奇点。

此后，这个新的奇点会在压力到达极限后再次发生大爆炸，重复这一过程。

也就是说，整个宇宙的诞生就是一次又一次反反复复的循环。

万物始于此，万物又终于此，正所谓“道”生万物，而万物又归于“道”。

千百亿年后，下一次循环，或许另一个你又会在某处阅读这篇文章，而那个你却又绝不是现在的你……虽然人类对于奇点的理解还非常浅显，但量子力学的发展为我们提供了新的解读思路。

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