是時候普及一些時間簡史中的知識了
是時候普及一些時間簡史中的知識了
來自專欄更好時代
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20世紀之前，人們通常認為宇宙是靜默的，雖然牛頓提出萬有引力說明了不同物體之間會吸引，但是大家還是發明各種說法來維護宇宙靜止的設想，甚至連愛因斯坦也在自己的方程中添加宇宙常數來將方程中的宇宙改為靜止宇宙。直到20世紀20年代，科學家發現了「紅移現象」，證明了恆星都在遠離地球，人們以為有些恆星遠離地球，有些則是靠近，但是1929年，哈勃卻發現，絕大部分的恆星都在遠離地球，而且距離地球越遠的恆星，它們離開的速度就會越快。你可能會疑惑怎樣讓所有的恆星同時遠離地球，那你可以找一個氣球，在上面用筆畫幾個點點，當你吹氣的時候，點點之間都會越來越遠，這就證明，我們的宇宙在一個膨脹的過程中，宇宙並不是靜止的，愛因斯坦後來去掉了宇宙常數，並承認這是他犯下最大的錯誤。一直膨脹的宇宙倒推到150億年之前，所有的星系之間的距離就會變成0，也就是被擠壓成一個點，這就是奇點，也就是宇宙的開端，我們本沒辦法直觀想像奇點，只能通過數學計算，因為奇點的體積無限小，彎曲程度無限大，密度無限大，引力也無限大，但是數學其實沒有辦法真正應用於無限大的計算，所有很多理論在奇點處失效，包括廣義相對論。霍金和彭羅斯用嚴謹的數學方法證明了，如果廣義相對論正確，那麼宇宙必然誕生於一個這樣的奇點，這就是宇宙的開端，但是後來，霍金改變了自己的想法，提出無界宇宙模型，認為宇宙並不需要誕生在奇點當中。
宇宙開始的那一刻叫做「大爆炸」，大爆炸開始的那一刻，宇宙的體積被認為是0，溫度無限高，然後慢慢降低，直到現在，宇宙的各個地方殘留著當初大爆炸的能量，這就是「微波背景輻射」，就像是宇宙的背景噪音。前面的奇點理論和宇宙大爆炸理論都是假如廣義相對論正確，但是這個前提未必對，這不是說廣義相對論錯誤，而是它不完全，沒有和量子力學結合起來，霍金認為，研究大爆炸奇點的時候，就必須將相對論和量子力學結合起來。引入了量子力學，那麼宇宙將會呈現出一種新的可能——「有限無界」的宇宙，也就是宇宙時空有限大，但是卻沒有邊界，正如我們的地球，她是一個有限大的星球，有直徑和大小，但是它卻沒有邊界，你在地球上一直走，也一直不會找到盡頭。而將有限無界應用到宇宙，則是是時間與空間的交錯，時空就像地球的表面，在範圍上有限，但是沒有形成邊界，也沒有奇點，時空上的每一個點，就像地球的每個點一樣沒有特別的，而科學規律在任何時空上均適用而不會崩潰。關於黑洞，霍金則提出，黑洞不完全黑，也會發出輻射，根據不確定性原理，黑洞邊緣虛空，其實並不是完全空無一物，有些粒子被黑洞吸收了，有些粒子從黑洞邊緣逃出去，黑洞在向外發射粒子，這就是黑洞輻射，也叫霍金輻射。
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