最新研究可观测宇宙可能是一个黑洞

这篇论文中描述的概念看起来如此简单，以至于令人惊讶的是，以前没有人这样做过:将所有类别物体的质量和半径映射到一张全球地图上，从亚原子粒子到超星系团。

现在查尔斯·莱恩韦弗博士和研究生维汉·帕特尔终于成功了，结果引发了一些非常有趣甚至令人不安的问题。

Lineweaver和Patel使用了对数图，因为没有其他方法可以覆盖如此大范围的大小和质量值。有些领域被已知的物理定律完全“禁止”，这就是量子力学发挥作用的地方。

“量子力学模糊了单一物体(指基本粒子)的本质，”帕特尔说。

也许图表中最重要的部分(下图)是将标有“重力禁止”的区域与由熟悉物体填充的空间分开的黑线。黑洞位于这条线上。

莱恩韦弗解释说:“黑洞的质量越大，密度就越低。”

尽管这条线的左边是理论上的，但天文学家已经观测到从坍缩恒星的残余物到最大的超大质量黑洞的一系列黑洞大小，所以这个模式是建立和理解的。

宇宙中所有类别物体的质量和半径的对数图以及它们周围的“禁止”区域。

然而，沿着这条线向上，我们知道整个可观测的宇宙——哈勃半径(体积)范围内的区域——也在这条线上。

换句话说，如果黑洞和我们看到的宇宙一样大，那么它的密度就会和宇宙一样大。也许我们的宇宙是一个巨大的黑洞?如果答案是肯定的，那意味着什么?

莱恩韦弗指出，他和帕特尔并不是第一批怀疑整个宇宙是否可能是一个黑洞的科学家，尽管其他人已经通过其他方式得出了这个想法。

Lineweaver和Patel选择的质量度量包括暗物质和暗能量(因为能量和质量是可以互换的)。当哈勃半径内的宇宙体积增大时，由于暗能量的增加，它的总质量/能量也增大了。

数十亿年前，当哈勃半径小得多的时候，宇宙也在黑洞线上，所以它的位置不太可能只是巧合。

Lineweaver指出，在可观测的宇宙周围存在一个事件视界(这意味着宇宙中94%的星系始终超出我们的范围)，就像黑洞周围一样，这只是它们之间的相似之处之一。

然而，Lineweaver也强调，宇宙是一个黑洞，需要假设哈勃半径以外的一切都是零密度闵可夫斯基空间(粗略地说，是真空)。包括Lineweaver在内的大多数宇宙学家都认为这是一个糟糕的假设，使他们的全球地图的含义不明确。

“宇宙可能是一个由内而外的黑洞，”他补充说。

总的来说，科学家认为这个问题需要更多的思考。

要回答宇宙是否是一个黑洞，或者至少是与之相关的问题，障碍在于我们对黑洞的内部运作一无所知。正如斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)所指出的，广义相对论和量子力学对这些问题给出了不同的答案，这种矛盾并没有消失。

作为起点，作者绘制了宇宙的年龄与温度的关系，并确定了万物形成的时间。

这张图表也提出了关于宇宙起源本质的问题。帕特尔说:“在较小的一端，量子力学和广义相对论相遇的地方是最小的物体——一个瞬间。”

“这幅图表明，宇宙可能是从一个具有特定大小和质量的瞬子开始的，而不是一个奇点，这是一个假设的密度和温度无限的点。”

瞬子是真空中量子场的一种特殊涨落，在这种涨落中，强胶子场自发地爆发并熄灭。

虽然“奇点”一词在公众意识中更多地与大爆炸联系在一起，但Lineweaver说，人们应该更熟悉瞬间，他认为这是一个更合理的宇宙起源模型。

这项研究发表在《美国物理学杂志》上。