[中配]宇宙的真相是否被掩蓋？

我們關於宇宙的理論有些不對勁 這正是天文學家在2023年夏季的一項發現後開始思考的事情 當時藉助詹姆斯尾部太空望遠鏡 科學家們發現了一個黑洞UHZ 研究顯示它在大爆炸後僅存在了4.7億年 質量是我們太陽的數千萬倍 根據標準理論 黑洞需要時間通過逐漸吸食星系物質 或與其他黑洞合併來達到如此巨大的質量 但是UHZ1達到了如此巨大的規模 要快得多 就好像這個黑洞在大爆炸之前就已經存在了 但這怎麼可能呢 現在大爆炸理論就像是一個無敵的冠軍 幾十年來穩居其位 但實際上它已經遭受了不少痛苦的打擊 源自於它的競爭者 那麼最近哪些發現讓天文學家感到頭疼呢 難道大爆炸發生過多次 或者根本就沒有發生過 如果這些矛盾只是幻覺呢 換句話說 如果宇宙不是從大爆炸開始的呢 首先 爲什麼我們一開始選擇大爆炸理論作爲主導思想 在20世紀初 大多數科學家認爲 空間一直處於一種穩定不變的狀態 這就是穩定狀態宇宙 沒有開始 沒有盡頭 沒有爆炸 沒有劇烈變化 其重要支持者之一是天文學家和宇宙學家 他們也參與了這一模型的研究 一切都在1920年代發生了變化 當時天文學家艾德溫·哈勃發現了紅移 證明了星系正彼此遠離 本質上 它們的光在延伸向光譜的紅色端偏移 起初 這並沒有真正困擾穩態模型的支持者 戈德認爲 宇宙的擴張可以通過不斷創造新物質來解釋 這將維持宇宙的整體密度 但這暗示了一個無限的宇宙 銀河系和星星憑空出現 這一景象讓許多科學家 包括哈勃難以接受 比利時天文學家喬治·勒梅特提出了一個可能的答案 他的推理很簡單 如果星系現在在遠離彼此 那麼它們在過去一定是更靠近的 更近了 如此之多 以至於它們不再是星系 而是被壓縮成一個微小而極其密集的粒子 勒梅特稱之爲原始原子 根據他所說 這個粒子爆炸並開始膨脹 創造了宇宙 今天這聽起來可能只是一本天文學教材中的一段文字 但當時勒梅特的想法被視爲不屑一顧的笑話 當時的科學界 原始原子理論聽起來和說我們的地球是平的 坐落在三頭大象的背上一樣荒謬 爲了嘲笑勒梅特·弗雷德 霍伊爾諷刺性地稱他的觀點爲大爆炸 暗示這很荒謬 我叫弗雷德·霍伊爾 我是著名詞彙大爆炸的發明者 不過我恐怕並不真正相信大爆炸理論 但在1965年 懷疑者們停止了笑聲 那一年 兩位美國物理學家 阿諾·彭齊亞斯和羅伯特·威爾遜 意外發現了宇宙微波背景輻射 這就是宇宙熾熱開始後留下的餘暉 就像剛熄滅的篝火留下的餘熱 而用恆定狀態宇宙的理念 無法解釋它的存在 這是弱者成爲冠軍的時刻 但當然也並不是所有人都毫無抵抗地放棄 在絕望中 舊理論的支持者們抓住了最後一線希望 即德國物理學家弗裏茨·茲維基 提出的所謂疲憊光假說 茲維基認爲 光失去能量並不是因爲宇宙在膨脹 而僅僅是由於它在空間中經歷了漫長的旅程 然而如果那是真的不同波長的光 應該以不同的速度失去能量 觀察結果明確顯示 能量損失在所有波長上是一致的 隨着望遠鏡的進步 天文學家發現了擁有類星體的星系 這些類星體是活躍的核心 中心有黑洞釋放出巨大的能量 但這些物體只在非常遙遠的星系中被觀察到 這意味着它們存在於遙遠的過去 如果宇宙是永恆的 我們在今天的宇宙中也會發現這樣的物體 這表明宇宙是隨着時間演變的 再加上原始青雲的發現 這些青雲不可能永遠存在 因爲隨着時間的推移 它們必然會轉變成恆星 在2022年 天文學家發現了一個幾乎完全由惰性氣體構成的整個星系 名爲NEWB 這清楚地證明了宇宙存在的時間並不久 但是究竟有多長呢? 直到2013年 得益於研究宇宙微波背景的普朗克空間使命 我們才知道它已有約138億年 這一數據成爲支持大爆炸理論的重要證據 因爲它與宇宙中最古老的恆星和星系的年齡一致 到20世紀末 接連不斷地發現持續證實了大爆炸理論 使其沒有嚴重的競爭者 但天文學家們對太空的探索越深入 發現的不一致和神祕現象也越多 最大的一個問題是 所有的反物質都去哪兒了? 根據大爆炸理論 物質和反物質應該以相等的數量形成 但儘管付出了所有努力 至今未曾發現有反物質組成的星星或星系 目前宇宙中的物質總量是大爆炸理論預測的10億倍 科學家最初預測每立方厘米將有10的-17次方粒子 但實際上我們觀察到 每立方厘米至少有10的-7次方顆粒 比預測的多出10億倍 爲了解釋這一差異 量子物理學家提出 在宇宙初期 當物質和反物質從純能量中自由出現時 發生了一種神祕的種子不對稱 換句話說 一部分反物質自行衰變 留下足夠的物質 供我們形成所有的星系 而且根據大爆炸理論 這種物質分佈在不同地方 也不應如此平滑和一致 由於光速限制 巨大的不同空間區域根本無法相互作用 在溫度方面也表現出如此驚人的均勻性 事實上 宇宙微波背景輻射中 紅熱和藍冷區域之間的差異 微乎其微 僅約18百萬分之一開爾文 換句話說 無論我們看哪裏 宇宙中的溫度幾乎是相同的 然而根據大爆炸理論 不同區域的空間 由於光速的限制 不應該能夠交換有關溫度的信息 爲了解決這個問題 科學家們提出了膨脹理論 這表明當宇宙還小到溫度可以均衡時 發生了一次未知原因的突然擴張 速度遠超光速 把它想象成給氣球充氣 剛開始很慢 但只需一口氣就會瞬間膨脹 類似的膨脹理論認爲 宇宙在瞬間從一個微小的點膨脹到宇宙尺度 這個理論還試圖解釋宇宙的平坦性 或者說爲什麼我們在宇宙尺度上 沒有觀察到任何區域 就像拉伸一條皺巴巴的毯子或桌布 從各個方向用力拉扯 所有皺紋都會消失 換句話說 膨脹理論補充了大爆炸模型 並且仍然相當受歡迎 但是沒有人能解釋 爲什麼最初會發生這種膨脹 Bluntly說 誰把氣球充氣了 誰又拉了桌布呢 彷彿天文學家們還不夠頭疼 他們還遇上了鋰問題 這通常被稱爲鋰的不一致性 任何超高溫的爆炸 比如大爆炸 都應該產生少量鋰和大量氦 但當科學家測量古代星星的化學成分時 他們發現鋰的水平僅爲模型預測的一半 直到今天 沒有人能解釋這個異常現象 看起來大爆炸理論 已經成爲一位飽經風霜的冠軍 左擋右突 卻仍然屹立不倒 這要歸功於評委們的抬愛 甚至連疲憊光假說 也決定對這位冠軍出手 藉助詹姆斯韋伯太空望遠鏡的新數據 在2023年 物理學家拉堅德拉古普塔 試圖解釋在大爆炸後的三億年 就已存在的極其古老且異常先進的星系 他建議物理常數可能會隨時間和空間變化 具體而言 他通過量子物理的視角 重新解釋了疲憊光假說 並得出結論 宇宙的年齡可能是兩倍 約爲267億年 然而嚴肅的科學家們 對此理論仍持懷疑態度 因爲沒有人準備好 去重寫大爆炸模型的基礎 但不是在持續的狀態宇宙理論上 也經歷了幾十年的抵制嗎 那麼哪種現在看起來極端的理論 曾經就像大爆炸一樣 最終可能會取而代之呢 最流行的替代理論認爲 所謂的大爆炸發生過多次 並沒有一次是特別獨特的 這個循環宇宙理論 是由物理學家保羅·斯坦哈特和尼爾圖洛克 在2002年提出的 他們的模型 假設空間以週期性擴張和收縮 這意味着每一次大爆炸 最終都會伴隨着大塌縮 所有物質和能量都會崩潰 會一個極高密度和溫度的點 然後再次爆炸 並開啓一個新的週期 這個想法有助於解釋一些 傳統大爆炸理論難以解答的 令人困惑的觀察現象 比如宇宙微波背景的奇怪波動 或物質分佈異常均勻 這些特徵可能是之前週期的遺蹟 然而在一個循環宇宙中 傷會隨着時間的推移而積累 每一個新的週期所包含的自由能量 會更少 就像籃球每一次彈跳 達到的高度越來越低一樣 這正是傳奇物理學家 羅傑.彭羅斯介入的地方 他提出了可以符合 週期宇宙學的概念 彭羅斯聲稱 在宇宙微波背景輻射中 發現了圓形圖案 這可能是之前宇宙週期中 黑洞的輻射痕跡 他認爲黑洞在每個週期結束時 會蒸發 重置宇宙的傷 爲每個新週期提供一個嶄新的開始 雖然循環宇宙學還沒有足夠的證據 來與大爆炸模型完全競爭 但他在替代理論中脫穎而出 成爲一個有力的競爭者 事實上彭羅斯的循環宇宙理論 是試圖挑戰永恆膨脹理論的嘗試 這個想法是由物理學家安德烈·林德 在1980年代提出的 他對我之前提到的原始膨脹模型 進行了擴展 初始模型假設宇宙中的膨脹 是均勻發生的 但它需要非常特定的初始條件 才能成立 林德建議膨脹 可能通過隨機的量子波動 無限持續 雖然在我們宇宙的異域 膨脹在大約140億年前就停止了 但在其他地方卻依然持續 形成了衆多孤立的氣泡 這便是所謂的多元宇宙 顯然 物理學家在漫威之前 很久就提出了這個想法 但與漫畫書中的多元宇宙不同 這些其他宇宙 在定義上是不可觀測的 因此 大爆炸理論在這場較量中獲勝 因爲它有更多的支持數據 腦理論最初看起來更加有前景 因爲愛德華、維騰和艾倫·古斯 在1990年代 就在弦理論的框架內發展了它 弦理論曾是一個 統一萬物理論的主要競爭者 在這裏 我們的宇宙只是一種三維腦 簡單來說 就是存在於更大多維空間中的一種膜 這種腦可以相互作用 它們的碰撞可能會導致 類似於大爆炸的事件 從而創造出新的宇宙 但問題在於 儘管進行了許多研究 科學家們仍然無法 在我們實際的宇宙中 找到任何額外維度的證據 所以 腦理論似乎沒有機會 奪走大爆炸的輝煌 然而 一些科學家在試圖 駁斥大爆炸理論時 不惜費盡心思 你知道重力並不存在嗎? 事實上 現在你是被電磁力吸引着 留在地球上的 這就是大衛、塔爾伯特和華萊士 索恩希爾的信念 他們在2007年發佈了一本書 提出了一種非常非傳統的理論 再次挑戰了大爆炸理論 認識電宇宙 塔爾伯特和索恩希爾聲稱 我們在太空中觀察到的大多數現象 並不是由重力引起的 而是由電磁相互作用造成的 這意味着恆星和行星 並不是通過引力坍縮形成的 正如標準物理學所建議的那樣 但是通過強大的電流 和等離子體相互作用 廣闊的電磁場滲透整個宇宙 塑造了我們所熟知的 星系和恆星系統 相同的過程 使行星保持在軌道上 並支配着天體的運動 電宇宙理論實際上解決了 許多與空間擴張相關的問題 因爲它並不依賴於大爆炸 相反 它提出一個沒有開始和結束 不斷變化的空間 及一個穩定態宇宙 並有一些額外的步驟 儘管淘寶的和Zonio的 等離子體物理學的許多方面 得到了實驗確認 我們在實驗室和太陽上 也觀察到了類似的現象 在黑洞合併過程中 確實已經探測到引力波 電宇宙理論的支持者認爲 這些可能是誤解的電事件 但我們說實話 我們誰都沒有被地球磁化 所以實際上 任何尚未飛向太空的 電宇宙理論支持者 實際上都已經 自我推翻了這一理論 除此之外 所有現代天文學觀察 都與引力模型一致 但這個模型中最大的矛盾 是科學家們 似乎無法跨越的就是起點 根據大爆炸理論 起點是宇宙起始時存在的 被認爲具有無限密度的那個點 也存在於黑洞內部 因此物理學家 羅伯特·黑斯廷斯 提出了一個非常簡單 卻又矛盾的想法 如果黑洞中的起點 與大爆炸開始時的起點 是同一個東西呢 於是黑洞宇宙理論應運而生 它提出可觀測空間的密度 大致等同於 這個巨大黑洞的密度 並存在一個 像世界世界一樣的邊界 超出這個邊界 我們根本無法看到 該理論暗示 並不是一切都始於大爆炸 相反 它始於前一個宇宙中的 超新星爆炸 那次超新星爆炸 隨後崩潰成了黑洞 吸收了大量物質 形成了我們今天所看到的空間 而不是一個不可能的起點 考慮到黑洞 在這個宇宙中也存在 這意味着 宇宙可以在彼此之間重現 就像一個宇宙套娃 然而 由於我們無法準確地窺探 它們的內部 證明這個理論幾乎是不可能的 但是哈斯廷斯將其提出 旨在揭示現代物理學中的空白 現在 如果無數個嵌套宇宙的概念 還沒有讓你震驚 那麼全息宇宙理論 無疑會讓你感到震撼 物理學家赫拉德·霍夫特和倫納德·薩斯金德 在試圖解決黑洞信息悖論時 想出了這個理論 看着黑洞我們無法判斷裏面有什麼 然而 所有量子物理都表明 這些信息以某種方式得以保存 因此 霍夫特和蘇斯金德提出 關於黑洞內部內容的信息 實際上並不在黑洞內部 而是編碼在其事件世界的表面上 如果我們進一步推理 這整個宇宙可能就在一個黑洞內部 所有的一切都投影在它的表面上 所以 我們自己的宇宙可能是一個全息圖 一個來自我們無法察覺的 現實層次的三維投影 而在這個層面上 蘊藏着宇宙真正的基本屬性 使其成爲現在的樣子 即便沒有大爆炸 但要讓全息理論與之相抗衡 我們真的需要窺探超越我們現實的邊界 這幾乎是不可能的 似乎被這些矛盾所疲憊 一位著名哲學家 Nick Bostrom提出了模擬理論 暗示我們周圍的一切 只是由高度發達的文明編程的人工現實 那麼 如果大爆炸的那些不一致之處 可能只是一些電腦漏洞 爲什麼要擔心呢? 但如果你問我 模擬理論更像是一種逃避對真相的真實追求 所以最終 儘管存在所有問題 大爆炸理論仍然佔據主導地位 即使有一天出現其他更爲一致的理論 更好的解釋我們的宇宙 也不必擔心 科學就是這樣運作的 你怎麼看 我們該堅持大爆炸理論到底嗎? 或者說 不惜一切代價去尋找替代方案更好?