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腾讯今天请的6位科学家，把我脑子烧坏了( 三 )

科学家 黑洞


我的所有图中 ， 时间都是用指向上方的坐标轴表示的 ， 因此我们就不得不猜测 ， 底部代表的是大爆炸 ， 巨大的爆炸创造了宇宙 。 但必须要在这种极其特殊的、规则的情况下（才能发生大爆炸）吗？
其他科学家的模型或理论也都是基于完美对称这一假设 ， 那么假设广义相对论成立且一切都是规则的 会怎样？这也是霍金的研究之一 ， 然后我们就此问题合作撰写了一篇论文 ， 但大多数工作都是霍金完成的 。 他进一步发展了我证明黑洞坍缩时使用的论证 。 我开始思考这一问题 ， 在更一般的坍缩中究竟会发生什么？看 ， 这是完全对称的大爆炸 ， 为什么它不是不对称的 ， 不是不规则的 ， 坍缩时发生了什么？
假设我们设想一个坍缩宇宙的模型 ， 时间仍然是向上的 ， 并且坍缩不规则 ， 那么不规则的坍缩会导致黑洞 ， 这些黑洞相互作用、相互吞并 ， 产生越来越大的黑洞 ， 产生越来越多可怕的奇点 。
……
说到宇宙 ， 大约一百年前发现了一种物质 ， 叫做“暗能量” 。 我把它叫做“爱因斯坦宇宙常数” ， 他于1917年阴差阳错地提出了宇宙常数 ， 但它完美地解释了遥远未来发生的事情 。
这是一张膨胀中的宇宙的图 ， 遥远的未来会发生这种指数级的膨胀 ， 看起来暗能量或宇宙常数起着决定性作用 ， 图的底部是大爆炸 ， 这里我们可以适用Escher的那副画的原理 ， 将“无限”挤压成一个有限的边界 。 如果只有光子在活动 ， 它们不会觉得有区别 ， 我们可以将它挤压成一个有限的边界 。
那么大爆炸呢？我们的想法是我们也可以把大爆炸拉伸成一个有限的边界 。 大家可能会好奇绕着大爆炸运动的质量粒子 ， 它们肯定知道宇宙有多大 ， 但实际上并不是 。
因为大爆炸时温度极高 ， 密度极大 ， 如果粒子运动得极快 ， 那么质量会变得完全无关 。 也就是说一切物质都没有质量 ， 但其实并不是没有质量 ， 而是在大爆炸中质量变得完全不重要 ， 因为能量非常巨大 ， 粒子的能量存在于运动中 。
根据爱因斯坦质能方程 ， 能量存在于运动中 ， 而不在这些粒子的静质量中 。 它们的运动就像没有质量的物体一样 ， 因此在大爆炸的初始我们也可以适用这个原理 。 让大爆炸完美、平稳地发生 ， 我们可以挤压“无限”（挤压到有限的界限内） 。
这么做的优点在于 ， 只有在非常特殊的情况下大爆炸才能平稳地发生 。 我之前的一位学生兼同事Paul Tod就运用了这种观点 ， 而不是我提出的韦尔曲率为零的假设 。 这是一种更好的方式 ， 让大爆炸完美、平稳地发生 。 我很认可他的这种方式 。
另外 ， 我们还可以有更多的思考 。 你可以说遥远未来是宇宙的演化终点 ， 比如遥远未来会不会延伸成为另一种东西 。
那大爆炸呢？也许大爆炸也会向回延伸成为某种东西 。
……
纵观整个宇宙 ， 大爆炸是开端 ， 遥远未来是终点 。
我说的只是一个宇宙生命期 ， 它可能是多个宇宙生命期的无限循环的其中某个阶段 。 宇宙生命期不断地循环下去 。
我是在大约15年前有了这个想法的 ， 我想我要把这种“共形循环宇宙”的理论宣传出去 。 而且没有人会反对我的观点 ， 因为目前还没有任何观察证据能够反驳 。
但随后我也在想 ， 也许会有某些观察证据 ， 因为我们可以通过信号来观察 ， 因为信号是可能传递过来的 ， 比如光信号或者更有力的引力波信号 ， 我们是能够观测到的 。 如果坍缩发生并形成黑洞 ， 各个黑洞相互靠近 ， 它们的体积像银河系那样巨大 。
我不是在说LIGO观察到的那些黑洞 。 在LIGO的信号中我们确实看到了黑洞相互并合 。
我说的是星系中心的巨大黑洞 ， 而最终他们会彼此靠近并发出信号 。 我们也许能观测到这些信号 ， 对于其它效应我们也都能观测到信号 。 也许我的理论对应的也是这样的情况 ， 如果有我们能观测到宇宙最早期最微观的信号 ， 那么这就是说得通的 。 但只有在我们能够看到大爆炸之前的东西时才说得通 。
这也与这张图是相一致的 ， 也就是刚才我向大家展示的共形循环宇宙图像 。
我们还要看未来的发现是否支持这一观点 ， 或者我们能否发现能够推翻这个观点的现象 。 这是令人兴奋的 ， 因为这为宇宙学打开了全新的领域 ， 这是我过去从没有涉及的领域 。
2. Reinhard Genzel：银心黑洞
今天我想邀请大家与我共赴一场旅程 ， 一场宇宙穿梭之旅 。 我是一名天文学家和天体物理学家 ， 我将向大家分享我们对宇宙的探索 ， 就像在森林中探险一样 。 今天的演讲凝结了我40年来的研究成果 。

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