IT之家 7 月 13 日消息,一項發表于《物理評論 D》(Physical Review D)期刊的最新研究,提出了一種顛覆性宇宙起源模型:大爆炸并非“萬物的起點”,而是一次巨型黑洞塌縮后必然發生的“反彈”。這項研究或將改寫我們對宇宙起源的認知。
據IT之家了解,這一“黑洞宇宙”模型不再從宇宙膨脹的過程倒推至不可知的奇點,而是利用日常物理現象 —— 即大質量物體在重力作用下的塌縮過程 —— 來重新構想宇宙起源。類似恒星最終形成黑洞的過程,當質量極大時,重力會導致塌縮,但研究團隊通過量子力學的視角指出,塌縮并不會無止境地繼續下去。
核心機制源自量子排斥原理:相同的費米子無法被擠壓到同一量子態,因此當塌縮密度達到一定極限時,物質會發生“反彈”,避免形成經典物理預測的尖銳奇點。研究團隊指出,“在合適的條件下,反彈不僅可能,而且是不可避免的。”
具體而言,該模型考慮了一個初始尺度為 χ_* 的球狀物質的塌縮,其彎曲度由 k ≡ 1/χ?2 ≤ 1/χ_*2 確定。物質被視為一種完美流體,最初是無壓強的塵埃態(P=0),隨著時間推移逐漸穩定在某一能量密度 ρG。反彈的尺度 R_B 滿足公式:
R_B = (8πGρG / 3)^?1/2。
反彈之后,宇宙迅速膨脹,壓力 P (ρ) 類似于標準宇宙學中描述的暴漲勢能,同時也與今天觀測到的暗能量效應相似。模型還預測,宇宙空間應存在一個小但可測的正曲率,具體范圍為:
?0.07 ± 0.02 ≤ Ω?。
有趣的是,這種反彈發生在引力半徑 r_S = 2GM 內部,類似于一個“內部視角”的宇宙學常數 Λ。而從外部看,這個系統依然表現為標準的史瓦西黑洞。
歐洲空間局即將發射的“歐幾里得”任務,正計劃以前所未有的精度測繪宇宙幾何,或許可以檢驗上述曲率預言。此外,名為“Arrakihs”的下一代巡天項目將搜索恒星暈、衛星星系等微弱結構,以尋找那些經歷過“宇宙反彈”的古老致密天體留下的痕跡。
按照這一模型的設想,我們的宇宙不是從“無”中誕生的一切,而是更大宇宙中的一個黑洞內部,經歷塌縮后的新一輪宇宙周期。正如 The Conversation 網站所言:“我們見證的不是從虛無中誕生的一切,而是宇宙周期的延續。”
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