巴西坎皮纳斯大学的一位物理学家并不热衷于时间始于所谓的宇宙的观点。。
相反,朱利亚诺·塞萨尔·席尔瓦·内维斯(Juliano César Silva Neves)设想了一场崩溃,然后是一场扩张,甚至可能仍然带着之前时间线的伤痕。
这个想法本身并不新鲜,但内维斯使用了一个有五十年历史的数学技巧来描述以表明我们的宇宙不必有如此紧凑的开始存在。
乍一看,我们的宇宙似乎与黑洞没有太多共同点。一是充满块状碎片的膨胀空间;另一种是质量对太空的拉力如此之大,以至于连光也没有逃脱的希望。
但两者的核心都有一个概念,称为奇点– 能量密度如此无限,我们甚至无法开始解释它内部发生了什么。
“宇宙中有两种奇点,”内维斯说。
“一个是所谓的宇宙奇点或大爆炸。另一个隐藏在事件视界后面”。
更进一步,有些人提出宇宙它本身是由其他时空气泡中的黑洞形成的。
无论我们谈论的是哪种奇点,奇点都是爱因斯坦所在的区域。盲目了,量子力学难以接管。
科幻作家可能会喜欢它们,但奇点的不可能性质使它们成为物理学家争论的焦点。
问题是,如果我们倒转膨胀的宇宙,我们就会到达一个点,所有的质量和能量都集中在一个无限密集的点上。如果我们计算大质量物体倒塌的数字,我们会得到同样的结果。
奇点可能会破坏物理学,但到目前为止我们还无法排除它们。
另一方面,一些物理学家认为还有一些回旋余地。从理论上讲,并非所有黑洞模型都需要奇点才能存在。
“所谓的规则黑洞中不存在奇点,”内维斯说。
1968年,一位名叫詹姆斯·巴丁(James Bardeen)的物理学家提出了奇点问题的解决方案。
他设计了一种数学描述黑洞的方法,消除了在其事件视界之外某个地方存在奇点的需要,并将其称为“常规黑洞”。
巴丁模型背后的历史和推理非常详尽。但对于一个长话短说的版本——他假设黑洞中心的质量不必是恒定的,而是可以使用一个函数来描述,该函数取决于你距离黑洞中心有多远。
这意味着我们可以清除任何愚蠢的奇点,因为质量仍然表现得好像它有体积一样。即使它仍然被挤在一个狭小的空间里。
内维斯建议我们进一步研究巴丁的工作,并将其应用于另一个令人烦恼的奇点——大爆炸之前的宇宙学多样性。
通过假设宇宙膨胀的速度不仅取决于时间,还取决于其规模,他证明了 138.2 亿年前没有必要从奇点量子跃迁到致密、庞大的空间。
那么到底发生了什么?
“消除奇点或大爆炸将弹跳宇宙带回到宇宙学的理论阶段,”内维斯说。
这个“弹跳宇宙”实际上是一个有百年历史的想法,即我们今天所经历的不断膨胀的宇宙是空间反弹前一次收缩后向外。
虽然它目前在宇宙学中有点边缘概念,但内维斯支持这样的观点,即宇宙崩溃前的痕迹可能在大挤压中幸存下来。如果是这样,找到这些伤疤可能有助于验证这个假设。
“这种具有交替膨胀和收缩阶段的宇宙永恒连续的图像被称为周期性宇宙,它源自弹跳宇宙学,”内维斯说。
在我们得到可靠的观测结果之前,弹跳宇宙模型无疑将停留在“好主意”的篮子里。
尽管如此,任何解决奇点问题的事情都值得研究。内维斯的作品只是其中之一可能的解决方案的数量交换假设以消除打破物理的不可能的需要。
这是我们迟早需要解决的一个症结所在。
这项研究发表于广义相对论和万有引力。