宇宙起源方式或将改写？诺奖得主彭罗斯：宇宙在循环并找到了证据
前言
小时候看的科普读物中，基本都会很笃定地说宇宙源自于一场大爆炸。很多人看到这个结论，都会感到有一些困惑，宇宙如果是爆炸而来的，那么为何这个世界没有因为爆炸而被毁灭呢？反而是爆炸之后，无数的星球诞生，甚至地球上还出现了我们这样的生命体。
而且如果是爆炸的话，这个能炸成整个宇宙的炸弹有多大呢？在炸弹之外有什么？看到这里，大家应该能够意识到，仅仅用一句宇宙起源于大爆炸，是无法让大多数人信服的。
宇宙大爆炸
当然在科学界，关于宇宙起源的理论会更加复杂，但是再复杂的理论，也无法笃定地说一定正确。直到现在，依旧是没有任何理论可以准确描述宇宙的起源过程。
而在2020年的诺贝尔奖得主名单中，时年89岁的彭罗斯却可能找到了另一个探索角度，他最初提出黑洞理论，并且完善了黑洞的属性，直到2019年人类的第一次观测到黑洞的存在，证实了他的理论。
黑洞真实存在于宇宙间，这个观测结果很有可能会改写宇宙起源方式。
黑洞
发现黑洞的意义
最初认为黑洞有可能存在的人是18世纪的约翰·米歇尔和皮耶·西蒙·拉普拉斯，他们认为宇宙中可能会存在一个重力大到光线也无法逃离的天体，它在宇宙中会变成隐身状态。因为任何光线都无法逃离这个天体，所以自然也无法发射出光线让人观测到它的存在。
黑洞这个概念从出现开始，就得到大多科学家的赞成。我们知道，每个星球和星系都有其逃逸速度，比如脱离地球大气层前往近地轨道就要达到第一宇宙速度每秒7.9公里，就可以保证飞船一直围绕着地球公转而不会掉落到地面上。
完全摆脱地球的引力则需要达到第二宇宙速度11.2公里每秒，最后就是要摆脱太阳系引力的话，则需要达到宇宙第三速度16.7公里每秒。
宇宙速度
我们可以看到，第一二三宇宙速度是递增的，我们要摆脱的重力分别不同了，地球环绕速度、地球逃逸速度、太阳逃逸速度。
太阳的重力明显大于地球，之所以逃逸速度并没有高太多，主要是因为地球距离太阳已经有一定的距离了，如果我们要从太阳表面开始逃逸，那么我们需要达到更快的瞬时速度才有可能离开。
宇宙天体的重力主要由天体的质量所决定的，质量越高的天体能产生越大的重力。一开始17世纪的牛顿等科学家观测到天体之间有相互作用的引力，但他们无法解释这种力是如何产生的，所以只能简单地将其定义为万有引力。
地球与太阳之间存在引力
在之后很长一段时间中，人们都认为这个世界上所有的物体都一定会相互之间产生吸引力，但是直到伯恩哈德·黎曼和爱因斯坦的出现，这个观念才得到推翻。
黎曼从数学的角度开展研究空间的属性，他认为在物理世界中不一定绝对是三维的，他觉得宇宙中两点之间最短的距离很可能不是直线，在黎曼几何中，世界上不存在任何两根线是绝对平行的，因为在它定义的几何汇中，空间是扭曲的，所有的直线最终都会相交。
爱因斯坦受到黎曼几何的影响，所以在他的相对论中，空间被定义为可以扭曲的。在广义相对论中，空间其实更像一个被绷直的保鲜膜，将任何物质放上去，都会让这张保鲜膜在一定程度上凹陷下去。
爱因斯坦及空间扭曲
我们知道，保险膜凹陷后会形成一个小窝，这时如果再放入其他物质，必然会往小窝的深处掉落，除非这个物质比小窝深处的物质质量更重，能够制作出一个更加深的凹陷。
简单来说，地球、太阳、甚至黑洞都因为其强大的质量，将空间压得弯曲变形了，在变形的空间中，要想逃离就必须要有一定的速度才能离开。如果不逃离，那么就像一颗掉进漏斗的玻璃球一样，围绕着漏斗的斜壁旋转，但又无法离开这个漏斗，旋转到最后，还是会被中心的高质量天体所捕捉。
按照这个理论，物质的质量越大，空间的凹陷就越明显，所以当黑洞的概念被提出来时，科学家们就一致认为，这将是所有天体的终点。因为如果一个物体的重力已经大得让光都无法逃脱，那么这将变成一个只进不出的天体，而且由于其强大的重力，所有的物质在进入黑洞后，都会被压成一个点，这就是传说中的奇点。
黑洞奇点
在爱因斯坦之前，罗杰·彭罗斯就已经计算出黑洞的存在方式和相关数据，但是受限于当时人类的观测能力不足，一直都无法找到黑洞真实存在的证据。
但由于彭罗斯的计算和理论都是十分完善，所以科学家们一直都没有因为观测不到就否认黑洞的存在。
全球三十多个天文研究单位联合在一起组成一个超级团队，他们的任务就是将黑洞拍摄出来。直到2019年4月，这个团队完成使命，成功将黑洞拍摄下来，证实了黑洞是确实存在的。
世界上第一张黑洞照片
得到证据的支持，时年89岁的罗杰·彭罗斯也因此得到诺贝尔物理奖。
黑洞与宇宙起源
黑洞是确实存在的，在大家对黑洞这个词习以为常几十年之后，人类才第一次拿出黑洞存在的证据。
那么黑洞与宇宙起源的关系又是怎么样的呢？如果我们能够正确认识黑洞，最终我们就能真正明白宇宙的诞生可能性。
首先黑洞是一个拥有超高质量的奇点，一般像太阳这样的恒星，会随着时间的流逝，将大多数氢氦元素聚变成比铁元素还重的元素，聚变结束后，恒星基本质量不变大小却发生变化，这就会导致恒星坍塌成密度极大的白矮星或者中子星。然后中子星继续坍塌，变成一个黑洞。
黑洞的形成过程
科学家们经过计算，认为如果太阳坍塌成黑洞的话，这个黑洞的直径这应该有1.2到3公里左右。
这时就会有人问了，黑洞不是说好只有一个点吗，为何还会有大小和直径？这是因为科学家们无法真正观测到黑洞的存在。
实际上黑洞除了奇点，还有一个神奇的属性，那就是“事件视界”。简单来说，所有的黑洞都具备一个特点，任何靠近黑洞的物质都会被超强的引力吞噬进黑洞中心的奇点处。而光也属于一种物质，所以光也无法逃脱黑洞重力的捕捉。
事件视界
这个事件视界就是黑洞能够捕捉光线的边界点，大多数物质在远离事件视界的时候虽然同样会受到黑洞引力的影响，但是只要能够达到一定的速度，还是有机会从逃离黑洞的捕捉。
但是任何物体一旦进入事件视界，除非能够拥有超光速，不然绝对无法逃离黑洞的捕捉。而在相对论中已经分析得很清楚了，目前任何拥有质量的物质都是没办法达到光速的，更别提超光速了。
更为恐怖的是，黑洞的质量不仅仅影响了空间的扭曲，它还让周围时间的流速明显减慢。掉进黑洞事件视界后，在黑洞外如果能看到内部，将会看到一个完全静止的人，在进入黑洞的那一刻，你的时间就相对于宇宙静止了。
人掉进黑洞处于静止
也许要一直到宇宙毁灭，事件视界中静止的你才会继续动起来。所以如果人类进入黑洞后还能保留意识的话，那么他将直接目睹到宇宙的结局，在结局之后，就是宇宙的新起源。
黑洞的事件视界与奇点的质量有直接关联，质量越大引力越大，引力越大事件视界越大。所以我们可以直接得出结论，黑洞会随着时间的流逝，吸收越来越多的物质进到奇点中，所以这个事件视界将有可能囊括整个宇宙。
宇宙的黑洞十分多，这些黑洞最终都会在引力的作用下互相靠近，合并成一个更大的黑洞，与此同时黑洞们也在不断地吸收物质。比如我们所生存着的银河系，它的中心就是一个黑洞。
银河系结构图
在百亿年后，银河系中心的可能会将整个银河系所有的物质都吸收进去，变成一个更大的黑洞。而且科学家们预测银河系未来肯可能会与隔壁的仙女座星系发生撞击，无论撞击结果如何，最终都还是变成一个事件视界更大的黑洞。
宇宙循环过程
彭罗斯认为，世界上所有的物质最终都会被黑洞所吞噬，但无论黑洞吞噬多少物质，处于黑洞深处的奇点，都只会有一个点的大小，不会变得更大。
当奇点的质量到达某一个极限的时候，它就很可能会发生爆炸，爆炸后大量的物质逃离奇点，互相作用，冷却凝结成一个个新的恒星和天体，新一轮宇宙循环就再次开始了。
宇宙的循环理论
这个论点在一定程度上可以解释宇宙的外面究竟是什么，如果宇宙是一个巨大黑洞爆炸后产生的，那么在宇宙外面肯定是一个原本在事件视界之外的世界，那个世界可能与现在的宇宙并没有什么太大的差别。而黑洞的发现显然是验证宇宙循环理论的一个可靠证据。
但是因为我们是在宇宙内部，所以无法超越光速的我们，同样无法前往宇宙的边界并且脱离宇宙。甚至因为光速无法离开宇宙的边界，所以我们也同样无法看到宇宙外部的世界。
而在宇宙外部的光速可能会比宇宙内部的要更快许多，不然宇宙外的物质也无法逃离宇宙起源前那个强大奇点的强大引力。
宇宙结构模型
结语：宇宙起源对人类的影响
如果宇宙的循环方式真的是形成一个大黑洞然后爆炸再继续形成黑洞，那么就意味着这个世界是注定会被毁灭的，即便人类能够发展成星际文明并且让宇宙每一个角落都出现人类的踪迹，但是在不断扩大合并的黑洞之下，人类可能无法活到宇宙的尽头。
但是这并不意味着我们就要因此感到悲观，实际上，在宇宙循环理论出现之前，关于宇宙的终点，有许多猜想，每一个猜测的结局，是注定了灭亡。
黑洞的扩大合并
比如不断熵增，最后宇宙变成热寂世界，整个宇宙成为一碗热汤，或者随着时间的推移，所有物质都失去了运动的能量，温度全部流失，然后宇宙变成绝对零度的冷寂世界。
就像人出生后注定会死亡一样，没有人会因为这个注定的结局感到悲观，最起码我们经历的一生都会十分精彩。所以即便人类可能注定灭亡，我们也不会因此感到而失去对未来的希望的，最起码人类文明也曾辉煌过。
冷寂世界