奇点为啥有四个无限，温度无限高是里面粒子剧烈运动导致吗？

时空通讯

发布时间：08-0715:10星问答计划创作者，百家榜创作者，科学达人，优质创作者

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粒子剧烈运动产生温度，这是我们世界的解释。奇点不是我们世界管辖范围，因此无法用我们世界理论来衡量。

奇点是一个假设，在奇点处一切理论都失效。

现代物理学认为，宇宙大爆炸起源于一个无限小的奇点，既然无限小，就是无法度量的小，它当然比一个电子还要小，比量子力学认为人类可以认知最小的极限，普朗克尺度还要小。

广义相对论场论认为，物质缩小到史瓦西半径后，奇性就不可避免，这就是时空零点。在这个地方，时空崩溃或者分离，时空消失。而人类的一切度量都是在时空中设定的，是对时空和物质的描述，没有时空怎么描述？

量子力学规定了一个最小值，这就是普朗克尺度，也就是人类可以认知的最小长度，为1.6x10^33cm。这个尺度比电子还要小20个数量级。量子力学认为，长度和时间都具有不确定性，不确定性的程度是由普朗克常数确定，普朗克常数为h=6.6260693x10^34J·s。

而从中得出的普朗克长度就是人类认识的最小长度，与之相对应的最小时间间隔为普朗克时间，约为10^-43s。这个世界比普朗克尺度短的长度就没有意义了，也没有比普朗克时间更短的时间存在。

因此人类理论都是建立在普朗克长度和普朗克时间之上的，奇点在这个之下，怎么能够有之上理论去解释之下的东西呢？因此奇点在人类认识极限之外，无解。

奇点为什么会无限小？

首先，奇点定义为体积无限小，这个无限小是根据爱因斯坦广义相对论场论得出来的。上世纪德国天文学家、物理学家卡尔·史瓦西，根据爱因斯坦场论，发现了史瓦西半径的存在。就是任何具有质量的物体都有一个自己临界半径值，一旦物质被压缩到自己质量的史瓦西半径以内，就无可避免的无限坍缩到中心一个无体积的奇点上，并与质量成正比，在周边形成一个球状封闭的无限曲率空间，在这个空间里，任何粒子和光都无法逃逸。

史瓦西半径的计算公式为：R=2GM/C^2。这里R表示史瓦西半径值，G为引力常量，M为物体质量，C为光速。

根据这个公式，可以计算出太阳的史瓦西半径约3000米，而地球史瓦西半径只有9毫米。宇宙中的黑洞就是史瓦西半径理论最准确的验证天体，黑洞无论质量多大，中心都只只能存在一个无限小的奇点，但史瓦西半径就有大有小，与质量成正比了。

宇宙质量这么大，当还没有爆发开来时，只能以奇点的形式存在。

奇点的其他三个无限都是从“体积无限小”推论出来的。

在我们世界，对温度的解释是粒子运动的结果。粒子密度越高，运动越激烈，温度就越高；反之，温度就越低。奇点中是不是这样呢？不知道，因为没有理论能够解释奇点。一般来说，奇点中已经没有时空，有没有我们认知的粒子也无法知道，怎么还有粒子运动呢？

其实，无须证明奇点中是不是有剧烈运动，我们完全可以不去管他，从奇点无限小就可以推论出其他三个无限了。因为既然我们都无法知道这个奇点体积到底有多小，小得几乎为零，也就是时空零点，那么这个奇点密度、温度当然就会无限大了。

我们想想，即便这个奇点包含了我们世界1克的物质，把它极度压缩到无限小，你还能够度量出它的密度吗？即便这个1克的物质温度为1K，或0.0001K，如果这个物质在我们世界密度为1g/cm^3（水的密度），根据能量守恒定律，这0.0001K温度物质被压缩到无限密度，你还能够度量出它的温度有多高吗？

这就是密度无限大和温度无限高的来历。至于无限曲率，在前面关于史瓦西半径介绍中已经说明了，就是物质压缩到自己史瓦西半径范围内时，就会与质量成正比形成一个球形无限曲率空间，在这个空间里，曲率也就是引力是无限的。

那么奇点是怎么来的呢？这里介绍奇点来源的两个猜想。

其一，宇宙回归奇点。

这个理论认为宇宙现在一直在膨胀，当膨胀到一个临界点就会停止并开始收缩，最终会坍缩成一个奇点；而奇点在适当的时候又发生爆炸形成新的宇宙。科学界认为，宇宙膨胀收缩受暗能量和暗物质的主导，暗能量主导并催动宇宙膨胀，暗物质主导这天体物质的引力收缩。

这两种力量的博弈就看最终哪一方胜利。目前还是主导膨胀的暗能量占优势，因此宇宙还在加速膨胀。如果最终主导膨胀的暗能量完胜，宇宙就会在膨胀甚至撕裂中终结；如果主导引力的暗物质获胜，宇宙就会在收缩中终结。这两种宇宙归宿结局大不一样，时空通讯过去有过多篇文章介绍，这里不再赘述。

其二，量子涨落理论。

这个理论认为，在宇宙没有诞生前，虚空中没有时空，但充满了能量，这种能量被称为“真空零点能”。量子力学认为，真正的真空是“假真空”，当然这种“假真空”在我们宇宙中是不存在的。我们宇宙只有“真真空”，实际上我们宇宙“真真空”再极限的真空，也还是有空间和物质存在，哪怕1个立方米1个粒子。因此我们世界的“真真空”才是真正的“假真空”。

这看起来有点绕，我要说明的是，在宇宙还没有诞生的时候，没有空间和时间，更没有物质，是真正什么都没有。但量子力学认为在这种虚空中充满了能量，这些能量以虚粒子对的形式不断出现，又同时湮灭，科学的术语叫“量子随机涨落”。

本来在这种完美平衡中就不会有宇宙出现，可惜，这个世界一切并不是完美平衡的，任何地方都有缺陷，就会打破这种平衡。在宇宙没有出现前的量子涨落会不会出现破缺打破平衡呢？

杨振宁、李政道的理论像一道闪电，点亮了黑暗的夜空。

上世纪50年代，杨振宁、李政道两位华裔科学家发现了弱相互作用中的对称性破缺，建立了宇称不守恒定律，由此他们荣获了诺贝尔物理学奖。他们这个伟大发现，使人类对宇宙认识上升到了一个新的层次。

要知道，在几千年的人类思想中，在几百年的科学证明中，人们认为这个世界是守恒的。比如质量守恒、能量守恒、动量守恒、角动量守恒等等，这些都遵循着诺特定理，这个定理表述极其简单：物理学里的连续对称性和守恒定律一一对应。

结果这两位华裔科学家，却折腾出了个不守恒，而且被证明。这对科学界来说，简直就是石破天惊。从此人们对世界的看法改变了，物理规律改变了，一切研究都要遵循这个新发现来进行。

根据这个理论，量子力学解释了奇点出现的原因：虚空中充满了不确定性量子随机涨落的能量扰动，虚粒子对有那么一两个不守规矩的粒子出现了失衡，没有湮灭，由此成为爆发出我们宇宙的奇点。

这当然只是猜想，这些理论目前还在探讨中，并无定论。或许人类永远也不能完全弄清宇宙起源和归宿，但可以越来越接近真相。

就是这样，欢迎讨论，感谢阅读。

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