新研究提出宇宙起源新模型:大爆炸或为黑洞塌缩后的“反弹”
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2025-07-13 18:20:51
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IT之家 7 月 13 日消息,一项发表于《物理评论 D》(Physical Review D)期刊的最新研究,提出了一种颠覆性宇宙起源模型:大爆炸并非“万物的起点”,而是一次巨型黑洞塌缩后必然发生的“反弹”。这项研究或将改写我们对宇宙起源的认知。

据IT之家了解,这一“黑洞宇宙”模型不再从宇宙膨胀的过程倒推至不可知的奇点,而是利用日常物理现象 —— 即大质量物体在重力作用下的塌缩过程 —— 来重新构想宇宙起源。类似恒星最终形成黑洞的过程,当质量极大时,重力会导致塌缩,但研究团队通过量子力学的视角指出,塌缩并不会无止境地继续下去。

核心机制源自量子排斥原理:相同的费米子无法被挤压到同一量子态,因此当塌缩密度达到一定极限时,物质会发生“反弹”,避免形成经典物理预测的尖锐奇点。研究团队指出,“在合适的条件下,反弹不仅可能,而且是不可避免的。”

具体而言,该模型考虑了一个初始尺度为 χ_* 的球状物质的塌缩,其弯曲度由 k ≡ 1/χₖ² ≤ 1/χ_*² 确定。物质被视为一种完美流体,最初是无压强的尘埃态(P=0),随着时间推移逐渐稳定在某一能量密度 ρG。反弹的尺度 R_B 满足公式:

R_B = (8πGρG / 3)^−1/2

反弹之后,宇宙迅速膨胀,压力 P (ρ) 类似于标准宇宙学中描述的暴涨势能,同时也与今天观测到的暗能量效应相似。模型还预测,宇宙空间应存在一个小但可测的正曲率,具体范围为:

−0.07 ± 0.02 ≤ Ωₖ

有趣的是,这种反弹发生在引力半径 r_S = 2GM 内部,类似于一个“内部视角”的宇宙学常数 Λ。而从外部看,这个系统依然表现为标准的史瓦西黑洞。

欧洲空间局即将发射的“欧几里得”任务,正计划以前所未有的精度测绘宇宙几何,或许可以检验上述曲率预言。此外,名为“Arrakihs”的下一代巡天项目将搜索恒星晕、卫星星系等微弱结构,以寻找那些经历过“宇宙反弹”的古老致密天体留下的痕迹。

按照这一模型的设想,我们的宇宙不是从“无”中诞生的一切,而是更大宇宙中的一个黑洞内部,经历塌缩后的新一轮宇宙周期。正如 The Conversation 网站所言:“我们见证的不是从虚无中诞生的一切,而是宇宙周期的延续。”

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