在BIGBANG之前,宇宙中的一切都凝聚在一个密度无限小的点上,称为“奇点”。在大爆炸后的10-43秒,产生了最小的时间单位,引力脱离了奇点,可以单独存在。
10 -12次方秒,其他三种基本力全部形成;大爆炸后0.01秒,宇宙温度约1000亿度,形成了光子、中子、电子、质子等基本粒子;10秒后粒子基本稳定,开始大量形成原子核。一万年来,宇宙的主要能量以光的形式存在,这就是当时的早期宇宙;在接下来的30万年里,由于中性核的大量形成,宇宙开始产生气态物质,恒星和恒星系统开始大量形成。之后宇宙的物质密度开始缩小,整个宇宙处于膨胀状态,直到今天依然如此。
论“奇点”
物理上存在和不存在的点叫做奇点。
空和时间有无限曲率,空和时间到此为止。经典广义相对论预言奇点会出现。在物质来源合理的广义相对论经典理论中,空-时间奇点在引力坍缩的情况下是不可避免的,奇点在一定情况下必然存在——特别是宇宙必须从一个奇点开始。但是因为该理论在奇点失败,所以它不能描述奇点会发生什么。
在一个世界的开始,它应该具有形成宇宙中所有物质的全部势能,所以是看不见的。同时我们也可以想象,宇宙奇点的这种势能平衡在某一点被打破,于是能量不断转化为物质,若干年后,我们的宇宙——物质和能量的共生体就形成了。
但是,我们无法想象的是,是什么导致了这个奇点的势能平衡被破坏。
奇点是一个没有大小的“几何点”,也就是一个实际上不存在的点,很难理解。也很难理解一个没有大小的奇异物质是一个能级无限大的物质。这些都与我们现有的理论和概念不符。
物理学中的奇点在描述黑洞中心时更为常见。此时由于此时物质密度极高,向内吸引力极强,物质被压缩在一个很小的点上。这时,空的方程中,会有无穷小分母的描述,所以物理定律无效。奇点是天体物理学的概念,认为宇宙处于初始状态。
引力奇点是大爆炸宇宙学中的一个“点”,也就是大爆炸的起点。根据这个理论,宇宙是从这个“点”的“大爆炸”开始膨胀的。奇点是密度无限、时间无限空曲率无限、热量无限、体积无限的“点”。所有已知的物理定律都在奇点处失效。
众所周知的物理定律失效的地方。奇点通常被认为是点,但原则上它们可以采取一维线甚至二维膜的形式。根据广义相对论方程,只要形成一个没有自转的史瓦西黑洞,黑洞事件视界内的物质在引力作用下必然坍缩成一个密度无穷大的点,即奇点。宇宙从大爆炸开始的均匀膨胀,是这个黑洞坍缩的镜像反转,意味着宇宙诞生于奇点。
在这两种情况下,方程中都不考虑量子理论。当我们处理比普朗克长度短或者比普朗克时间短的物体时,已知的物理定律,包括广义相对论,似乎都失效了。这意味着,在那个尺度上,可以合理地假设向奇点坍缩的物质受到量子过程的影响,并可能“反弹”并向外膨胀成另一组维度。有人认为大爆炸的“奇点”其实就是这样的反弹。
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