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第13章 奇点

奇点,严格来说是一个“广义相对论奇点”。上世纪70年代霍金和彭罗斯通过研究爱因斯坦的“引力理论”,联手证明了“奇性定理”。发现在很一般的情况下时间-空间的奇性是不可避免的,广义相对论要求宇宙必须开始于一个奇点。也就是说广义相对论方程的解一定会解出一个质量或者说能量、密度无穷大;时空曲率无穷大,曲率半径无穷小的点。在奇点处广义相对论失效,一切已知的物理定律也都失效。人类已知的一切物理知识在奇点全部失效,其实只是证明了人类的物理认知极限目前就到了奇点这里;而并不能证明宇宙确实存在这样一个奇点。薛定谔方程中的虚数“I”;狄拉克方程解出正电子;广义相对论的奇性定理;还有最近中国中科院的潘建伟科研团队据说证明了虚数是有物理意义的。这些现象整合起来是否可以预言反物质宇宙的真实存在?奇点可能并不是什么即有又无且包涵了全部宇宙能量的点,而是一扇打开反物质宇宙的门,到了奇点这里把我们这个宇宙的所有物理规律都反过来就可以得到一个与我们这个宇宙完全相反的反物质宇宙。

人类的认知受到中央信息处理器官(大脑)的组织和结构的限制,目前人类的认知仅限于三维物理空间,再加上一个空间的分量——时间,3.5个物理维度之内。经典物理学无法再超越这个维度,量子力学是否可以打破这个维度牢笼,将人类的认知提升至更高的维度之上,暂时还是无法预估的。在当前的认知范围之内量子力学还显得太过“年轻”不足以构建出相对完善的宇宙模型,广义相对论仍然是最优越的宇宙学基础理论。因此,迄今为止建立在广义相对论基础之上的宇宙大爆炸理论仍然还是宇宙模型的最佳选择。

基于一切已知的物理知识在奇点处全失效,或者奇点根本不是真实存在的原因,对奇点的讨论都是无意义的,即便奇点代表的是反物质宇宙,也只是说构成物质的粒子和物理规律与我们这个宇宙相反,不代表物理维度和物理规律是超越了我们这个宇宙的。所以,考察奇点是如何出现的,如何存在的都是无稽之谈。

宇宙在膨胀,而且是超光速的膨胀,是被观测到了的;带正电荷的电子、带负电荷的质子是可以在实验室中捕获的,反物质也是可以人工合成的。所以“宇宙无限膨胀论”、“膜宇宙论”以及“泡沫宇宙论”都是可以商榷的;而其它基于对奇点的形成原因和存在状态的想象提出的宇宙模型都是不足为虑的。在没有突破当前的认知维度或者撑握了符合奇性定理的新知识之前,奇点是没办法讨论的。现在,我们在广义相对论的基础之上来构建宇宙模型是最优的选择,假设“奇点”提供了宇宙的全部能量,并且在一次大爆炸之后把能量释放了出来,就形成了宇宙,然后在这个宇宙的物理规则之下,演化成今天的样子。

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