巴西坎皮納斯大學的一位物理學家並不熱衷於時間始於所謂的宇宙的觀點。。
相反,朱利亞諾·塞薩爾·席爾瓦·內維斯(Juliano César Silva Neves)設想了一場崩潰,然後是一場擴張,甚至可能仍然帶著之前時間線的傷痕。
這個想法本身並不新鮮,但內維斯使用了一個有五十年歷史的數學技巧來描述以表明我們的宇宙不必有如此緊湊的開始存在。
乍一看,我們的宇宙似乎與黑洞沒有太多共同點。一是充滿塊狀碎片的膨脹空間;另一種是質量對太空的拉力如此之大,以至於連光也沒有逃脫的希望。
但兩者的核心都有一個概念,稱為奇點– 能量密度如此無限,我們甚至無法開始解釋它內部發生了什麼。
“宇宙中有兩種奇點,”內維斯說。
「一個是所謂的宇宙奇點或大爆炸。另一個隱藏在事件視界後面」。
更進一步,有些人提出宇宙它本身是由其他時空氣泡中的黑洞形成的。
無論我們談論的是哪種奇點,奇點都是愛因斯坦所在的區域。盲目了,量子力學難以接管。
科幻作家可能會喜歡它們,但奇點的不可能性質使它們成為物理學家爭論的焦點。
問題是,如果我們倒轉膨脹的宇宙,我們就會到達一個點,所有的質量和能量都集中在一個無限密集的點上。如果我們計算大質量物體倒塌的數字,我們會得到相同的結果。
奇點可能會破壞物理學,但到目前為止我們還無法排除它們。
另一方面,有些物理學家認為還有一些迴旋餘地。從理論上講,並非所有黑洞模型都需要奇點才能存在。
“所謂的規則黑洞中不存在奇點,”內維斯說。
1968年,一位名叫詹姆斯·巴丁(James Bardeen)的物理學家提出了奇點問題的解決方案。
他設計了一種數學描述黑洞的方法,消除了在事件視界之外某個地方存在奇點的需要,並將其稱為「常規黑洞」。
巴丁模型背後的歷史和推理非常詳盡。但對於一個長話短說的版本——他假設黑洞中心的質量不必是恆定的,而是可以使用一個函數來描述,該函數取決於你距離黑洞中心有多遠。
這意味著我們可以清除任何愚蠢的奇點,因為質量仍然表現得好像它有體積一樣。即使它仍然被擠在一個狹小的空間裡。
內維斯建議我們進一步研究巴丁的工作,並將其應用於另一個令人煩惱的奇點——大爆炸之前的宇宙學多樣性。
透過假設宇宙膨脹的速度不僅取決於時間,還取決於其規模,他證明了 138.2 億年前沒有必要從奇點量子躍遷到緻密、龐大的空間。
那麼到底發生了什麼事?
“消除奇點或大爆炸將彈跳宇宙帶回宇宙學的理論階段,”內維斯說。
這個「彈跳宇宙」其實是一個有百年歷史的想法,即我們今天所經歷的不斷膨脹的宇宙是空間反彈前一次收縮後向外。
雖然它目前在宇宙學中有點邊緣概念,但內維斯支持這樣的觀點,即宇宙崩潰前的痕跡可能在大擠壓中倖存下來。如果是這樣,找到這些傷疤可能有助於驗證這個假設。
「這種具有交替膨脹和收縮階段的宇宙永恆連續的圖像被稱為週期性宇宙,它源自於彈跳宇宙學,」內維斯說。
在我們得到可靠的觀察結果之前,彈跳宇宙模型無疑將留在「好主意」籃子裡。
儘管如此,任何解決奇點問題的事情都值得研究。內維斯的作品只是其中之一可能的解決方案的數量交換假設以消除打破物理的不可能的需要。
這是我們遲早需要解決的癥結所在。
這項研究發表於廣義相對論和萬有引力。