宇宙爆炸裡的那個奇點,質量無限大體積無限小,體積比一個夸克還小嗎?

沒事找樂型888


關於宇宙的起源,我們平時聽得最多的應該就是“大爆炸理論”(The Big Bang Theory),我們一般都會將其理解為,一個體積極小、密度和溫度都極高的奇點,在137億年前發生了無與倫比的爆炸,並在隨後的膨脹過程中漸漸演化成了現在的宇宙。

“大爆炸理論”是目前科學界認同度最高的理論,但要讓我們去理解這個理論卻並不容易,其中最讓人困惑的就是,宇宙爆炸裡的那個奇點,質量無限大體積無限小,這個奇點到底有多小?體積比一個夸克還小嗎?

宇宙爆炸裡的那個奇點到底有多小?

奇點這個概念來自於數學,它是指讓數學表達式沒有意義的點,比如說在 f(x) = 1/x 中,“x = 0” 就是這個數學表達式的奇點。因此我們也可以將數學中的奇點理解為,一個在數學中無法處理的點,同樣的道理,所謂宇宙大爆炸時的奇點,其實是指在物理學中無法處理的點。

人們長期以來對宇宙的觀測數據表明,宇宙是處於一個加速膨脹的狀態,科學家根據這一現象,利用現有的物理理論對其進行時間回溯,試圖從中找到關於宇宙的一切答案。那麼現在的科學家已經將宇宙回溯到哪個時間段了呢?答案就是宇宙大爆炸後的 10^-43 秒(普朗克時間)。

科學家將大爆炸後的 10^-43 至 10^-35 秒這段時間,稱為“大統一年代”(Grand Unified Era),這個時間段裡,宇宙的溫度高達 10^27 至 10^32 開爾文,在如此高的溫度下,除了引力之外的三種基本力(強力、電磁力以及弱力)是全都合併在一起的(這符合現代物理學中相關理論的描述,並已在實驗中得到部分驗證)。

非常遺憾的是,“大統一年代”就是現代物理學的相關理論能夠描述的極限了,因為在大爆炸後的 10^-43 秒之前,整個可觀測宇宙都在普朗克長度(約為 1.6 x10^-35 米,現代物理學意義的最小長度)以下,根據廣義相對論的預言,在這樣的尺度下四大基本力會合而為一,然而現在並沒有任何的理論能夠合理地描述這一現象。

簡單地講,就是在回溯宇宙的過程中,現代物理學的解釋是有一個極限的,而這個極限所描述的點,就是宇宙大爆炸的奇點。因此我們可以清楚地看到,宇宙大爆炸的奇點不是位於空間中的一個點,而是宇宙在過去的時間裡所處的一個狀態。

有了以上的認識,我們就可以來回答這個問題了。

科學家回溯宇宙的過程,就好比將一部影片倒著播放,我們可以將其理解為,宇宙在以一定的速度在縮小,這個過程一直持續到137億年前宇宙大爆炸的那一刻。我們從中得到了兩條重要的信息,第一是這個過程的時間是有限的,第二是在這個過程中宇宙縮小的速度也是有限的。

另外需要注意的是,我們並不能“看”到宇宙的全部,只能“看”到其中的一部分,我們將這一部分稱之為“可觀測宇宙”。好的,現在我們來做一個簡單的推理:一個以有限的速度不停縮小的物體,在有限的時間內,其體積必定不會是“無限小”,而應該是“有限小”。

同樣的道理,不管可觀測宇宙縮小到什麼程度,它必定會有一個“有限小”的體積。這個體積有多小呢?前面我們已經知道了,宇宙處於奇點的狀態時,整個可觀測宇宙的尺度是在普朗克長度以下的,可以看到這是一個小得難以想象的體積(比一個夸克小得多),但我們不能就此下結論,認為宇宙處於奇點的狀態時,體積就是極小的。

因為可觀測宇宙只是整個宇宙的一部分,在可觀測宇宙之外,仍然有著其他的存在,事實上,我們必須將這所有的一切全包括進來,才能稱之為宇宙。那麼宇宙有多大呢?按照目前我們對宇宙的認知來看,宇宙是無限大的。換句話說,就是宇宙是由無限個像我們這樣的“可觀測宇宙”組成。

當宇宙處於奇點的狀態時,實際它還是由無限個“可觀測宇宙”組成,雖然此時它們的體積極小,但是它們的數量卻是無限的。那麼一個由無限個體積極小的“可觀測宇宙”組成的宇宙,它的體積有多大呢?答案當然是無限大!

處於奇點狀態的宇宙,這裡我們可以粗略地將其稱為“宇宙大爆炸”時的奇點,因此我們可以得出一個結論,即:宇宙大爆炸時的奇點,其體積依然是無限大的。

最後總結一下,“大爆炸理論”是科學家根據現在觀測到的現象,通過時間回溯的方式推測出的一個理論,然而當時間回溯到所謂的“宇宙大爆炸”那一刻,現有的物理學就再也無法描述之前發生的事情了,於是奇點就出現了。也許在不久的將來,科學家會找到一種新的理論,能夠完美地解決目前的困境,到那個時候,這個奇點自然也就不存在了。


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魅力科學君


宇宙大爆炸是這樣推斷出來的:

現代觀測發現,我們能觀測到的宇宙,都在以某種速度向外散射著。那科學家就想像,如果有原始錄像的話,把錄像帶倒過來放,那現在的宇宙澎漲現像就會是收縮,那收收收收,收到最後不就收到個點上了。那你再多說幾個收字,這個點不就小到了夸克上了?現在的宇宙以一個點為起點,時時刻刻的以勻速向四面八方澎漲這是事實。但是科學家你也不能把這盤錄像帶一直倒放,也就是說,最初的爆炸的起點,並不是很小很小的一個點哪,因為宇宙是以物質為基礎的,物質是有體積的,你那小小小的一個點爆炸了,不可能形成如今宇宙中的這麼多現存物質,我倒認為,宇宙原本就存在著,只是在存在中,又出現了一個爆炸起始點,這個起始點是體積很大很大的兩個黑洞球相撞了,相撞的外力傳導到球體內部造成了高溫高壓形成了中子烈變,向外的反作用力使兩個黑洞球體爆炸成了碎片。向外飛濺的力大於原球體的吸引力,同時質量密度極限大的黑洞物質因為壓力得到了施放,飛出來的小碎片體積瞬間變大了,這些物質就是現在宇宙中能看到的星系。


觀音菩薩的伴郎


大家好,我是仰天望空。做為一名科學領域的原創作者,在這裡我想簡單發表一下我的個人觀點,希望可以對您有所幫助。

宇宙爆炸裡的那個奇點,質量無限大體積無限小,體積比一個夸克還小嗎?關於這個問題,仰天望空無意挑戰“宇宙大爆炸”理論,在此僅發表個人見解,我覺得這是不可思議的。

奇點是怎麼形成的

按照“宇宙大爆炸”理論,大爆炸前的奇點囊括現在宇宙的所有物質,且不說宇宙中的大量恆星、黑洞、塵埃等,即使一個地球,你怎麼把它變為一個1立方毫米的大小。如果說是有一個神秘的力量,那這種力量又是什麼,又是誰推動的這個力量。太多不可思議,太多不可想象。

奇點之前是什麼

即使奇點是真的,那麼奇點之前的宇宙又是什麼樣的呢?難道就一個空洞洞的空間裡只有一個奇點在哪裡?現有資料顯示,宇宙直徑大小約為930億光年,930億光年的空間裡只有一個奇點,這可真夠詭異的。

存在質量無限大體積無限小的物體嗎

無限的都是不存在的,任何實在的東西,無論再小或者再大,都應該是有大小的,比如數學上講的極限,無限大,無限小,嚴格來說都是不存在的。且不說質量無限大,體積無限小不存在,即使質量無限大,體積無限大,也是不可能存在的。

這依然是個迷

我們的宇宙是怎麼來的,這將永遠是個迷,即使隨著科技越來越發展,人類會越來越接近事情真相,但依然不能100%掌握所有的秘密。這就像歷史,雖然有史書、文物可供研究,依然不能完全掌握真相,有時候,你所看到的,只是別人想讓你看到的。

奧秘無窮

一直探索



以上就是我的觀點,希望可以對你有所幫助,同時也希望大家關注我的頭條號,我會定期的發表一些科學、科普相關的文章。

在這裡同時也希望大家能夠喜歡我的分享,大家如果有更好的關於這個問題的解答,還望分享評論出來共同討論這個話題。

我最後在這裡,祝大家每天開開心心工作、快快樂樂生活,積極探討、學習科學知識,健康生活每一天,家和萬事興,年年發大財,謝謝!


仰天望空


你參加過傳銷嗎?

你已被洗腦了;

宇宙本是什麼都沒有的空間;

而且是無限大的;

宇宙奇點起於人類的無知;

人類由於瞭解宇宙的信息實在太少,不知道宇宙物質如何得來,解釋不清楚別人提出的問題,礙於面子,隨便找一個理由擋塞提問者;

後來:

謊言說多了,有人相信了;

這些以訛傳訛的人實在無腦;

爆炸:

是宇宙物質新陳代謝的過程之一,

宇宙物質爆炸不能說成宇宙大爆炸;

澎脹也是宇宙物質爆炸後產生的衝擊波形成的;

宇宙物質澎脹不能說成宇宙澎脹;

紅移:

藍移:

是天體在各自不同的架構;

軌道;

方向;

速度;

按自己的運行方向運動;

自以為是的人類就認為這些天體遠離太陽系;

遠離銀河系;

跑到天邊去了;

紅移了!

但他們知道這些天體(在質量改變不太大的情況下);

億萬年後,不會轉回被測到的軌道附近嗎?


荷村公


一個點,連長度都沒有,當然也沒有體積。什麼物質會小到沒有體積呢?的確不可思議,若大的物質宇宙會收縮為一個沒有體積的“奇點",也只有西方奇人,會有這麼黎奇的宇宙理論,不管他們找出多少證據,證明“奇點"爆炸出了宇宙,恐怕只有科學家才會相信,我們普通人基本都持懷疑的態度。西方人是在過度解釋物質自身的收縮力作用。物質都運動變化於物質空間裡,很難想象物質如何處於即無內部空間又無外部空間,“奇點”若如西方科學家所說,沒有內部空間供物質運動變化,請問它如何能膨脹爆炸動起來?它又是向何處爆炸的?人們一直都想憑經驗追求物質宇宙存在的原因,物質存在有原因嗎?死抱著因果律能解釋物質為何存在嗎?我看是個吃力不受待見的作法,任何尋找物質存在原因的理論,最終都不能自圓其說。物質是自然存在的,宇宙就是物質構成的,物質以可見態(物)和不可見態(空)共同組成我們所見的宇宙,每個構成宇宙的物質,都是物與空的複合體,沒有絕對的空,更沒有什麼無空的物。物質是在更小的、人眼不可見的物質裡運動變化的,不存在絕對空提供給物質運動,空是物的另類形態在人眼的體現。物只要比分子一樣小,我們看不見,就認為是空了,空就是物質的微觀態!而宏觀可見物質,正是這些微觀不可見物質演變而來的,宏觀物質也會因星球和星系核的膨脹爆發,變化為微觀物質,而這種大小互相變化的能量,是物質自身所具有的。例如,流體物質可依靠物質自身能量,驅動星雲等分子團塊物質作扁平螺旋運動,星球都是各層次大小螺旋中心形成的中心核球!處於銀河系層次的星系,這種螺旋結構很明顯,處於太陽系這樣的恆星系層次,由於星球清空了各自軌道上的星雲彌散物質,加上行星和天然衛星不發光,人們根本看不出恆星系的螺旋真面目,僅知道它是扁平的而已,太陽系邊緣的奧爾特雲只是猜想,沒有實際觀測資料。只有上升到銀河系層次星系,才保持了初始星雲的螺旋特徵,它裡面本來就還有很多星雲和中性氫未形成星球,更高層次星系的螺旋旋渦運動,觀察起來,也很困難,尺度太大,難觀全貌。物質宇宙是以扁平螺旋旋渦逐級遞增,同層次並列,上下層次包容,這種星雲、星系、星球的並列包容無限展開去,大尺度看上去,猶如無邊的宇宙網。科學最應搞清楚的是微觀和宏觀物質的相互演化關係,而不是去瞎追問物質是怎麼來的。無中生有不是瞎說的,無真的是無嗎?把看不見當無了吧,實質還是有生有,無是不能生有的!從看不見的有,生成看得見的有,才是真相。“奇點"說和上帝創造說差不多少,"奇點"無空間、無體積,神一樣的存在。


長眉1958


宇宙爆炸裡的那個奇點,質量無限大體積無限小,體積比一個夸克還小嗎?

這個問題的描述中,就犯了兩個錯誤。

首先

宇宙最初的奇點,體積並非無限小,而是根本沒有體積——當然就比夸克小。

其次

這個奇點的質量並非無限大,而是有限質量——這個質量大約是(按照密度1×10^-28 千克/立方米,直徑930億光年計算)3×10^54kg:

值得一提的是,宇宙奇點的質量還有一種可能,那就是0——因為,正粒子和負粒子的質量一樣多!


宇宙物理學


對於宇宙大爆炸理論,很多人持質疑態度,很大一部分原因是因為“奇點”太過神秘和抽象:奇點到底是一個什麼樣的存在方式?

按照宇宙大爆炸理論的推算,奇點是一個體積無限小,質量無限大溫度密度無限高的點,這種定義太抽象了,我們很難想象出來奇點的狀態。因為現實中我們見到的東西都是有體積的,也就是有大小,但“沒有大小”的奇點如何存在?

科學家可以用一句“我們無法用現有大自然法則瞭解並解釋奇點”來“搪塞”我們普通人,但這種解釋顯然很多普通人並不買賬。

這就需要明白宇宙大爆炸理論到底是如何產生的。簡單講根據科學家對宇宙的觀察探索得出來的結論,也是一種假說。首先開始於哈勃通過對遙遠星系的觀察,發現它們在加速遠離我們。那麼如果時間倒流,宇宙就會向內收縮,到一定程度,就會形成奇點。之後,科學家們發現的宇宙微波背景輻射也是宇宙大爆炸理論的一個證據。

所以說,宇宙大爆炸理論並不代表著一定正確,它只是根據現有宇宙的探索得出來的結論。不可否認的是,目前沒有哪個理論比宇宙大爆炸理論更具有說服力。

那麼如此理解奇點呢?只能說,凡事具體的東西都是有限的可以定義的,而抽象的東西都是很難定義的,也可以說是“無限”的,我們只能去想象奇點可能的存在狀態,但無法直接描述奇點。

現有大自然法則確實不能解釋奇點,或許這也意味著會存在更高級的大自然法則讓我們對奇點的認知豁然開朗!而目前量子力學中的量子起伏對奇點是如何出現的有了這樣的解釋:

宇宙大爆炸理論強調“無中生有”,這裡的“無”並不是真的無,那裡甚至很活躍,隨時上演著量子起伏,會非常隨機地衍生出虛粒子然後瞬間消失,這種不斷衍生消失的虛粒子就是奇點出現的基礎!


宇宙探索


哈哈,“宇宙大爆炸理論”是不帶你這樣問的,否則,宇宙就沒有法子爆炸了!

其實,所謂的“宇宙大爆炸”根本就不可能,那個所謂的奇點(質量無窮大點)也根本不存在。這種東西都來自於相對論的E=mc^2,也就是所謂的“質能轉化方程”。當然,它根本性錯誤卻是那個被吹得天花亂墜的“相對論”!




太極盤古


奇點只是數學計算結果,大多數時候,數學的無限大和無限小都不具備現實意義,宇宙有沒有奇點這個東西還很難說。

很多理論上說黑洞中心是一個奇點,這種說法是有問題的,只能說黑洞這種天體的半徑小於史瓦西半徑,光無法逃逸。至於黑洞內部的物質組成,應該是高緻密的基本粒子,比如夸克什麼的。

至於說宇宙大爆炸起源於一個奇點,這也只是現有理論下的猜測,同樣是純數學的結果。

現有理論只能追溯大爆炸以後發生的事件,哪怕短到幾納秒(這些是有一定觀測依據的),大爆炸之前宇宙是什麼狀態,由於沒有任何信息留下,不具備討論意義,所有假設都永遠只能是假設,除非有一天人類高級到能自己製造大爆炸。

很多人認為大爆炸的奇點實際上是另一個宇宙的黑洞,即所謂嬰兒宇宙理論,這個假設很有哲學上的美感,但同樣是不可證明的。

所以無論推動大爆炸的是黑洞還是念著阿彌陀佛的神,這個問題在可預見的有生之年是不會有結論的。


一腚之龜


我有其他的見解,說得不好大家勿噴,我們很多人看過《星際穿越》吧,裡面的黑洞大家都有印象,就是當空間摺疊在三維表現是一個圓,那一個圓也可以無限小,那就是一個點,其實宇宙不是三維的,是高維空間碰撞後那個點反射到三維的一個現象,好像是一滴墨水滴在紙上,三維一滴水只有體積,到紙上就變成面積了,希望大家能理解我的觀念。


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