新發現宇宙神經網，盤古宇宙，大爆炸，空洞，什麼是宇宙真正的起源。【文昭思緒飛揚225期】

放飛頭腦思緒飛揚朋友們好 今天是很思緒飛揚的一集 開頭先給大家提一個天問 大夥覺得宇宙是怎麼來的 在中國遠古神話裏 盤古大神開天闢地之後 他的身體就化成了我們現在的宇宙 當然現在你要去傳播這樣的神話傳說 連小學生都會反駁你 不對宇宙是大爆炸形成的 大爆炸起源說 其實它也並不是不可挑戰的 2022年加拿大科學家把過去幾年 收集到的射電望遠鏡數據 全部輸入電腦 模擬出了我們現在已知宇宙的全景圖 看到模擬出的全景圖之後 科學家們大喫一驚 因爲整個宇宙呈現出纖維網格的形狀 簡直就是人腦神經網絡的翻版 纖維絲是宇宙中的氫氣構成的 就像神經樹狀網 纖維絲周圍充滿了黑色的空洞 附着在纖維絲上的星系 看起來就和人腦的神經元一毛一樣 這讓科學家們一陣暈眩 難道宇宙真的是和 神話中的盤古大神的身體 有着某種關係嗎 要回答這個問題 我們還是得從當前最流行的 宇宙大爆炸起源說來說起 其實它最初的名字不叫大爆炸 最早提出這個理論的 是一個名不見經傳的學者 他叫勒梅特 是魯文大學的教授 也是愛因斯坦的小謎弟 勒梅特每天要做的功課 就是捧着愛因斯坦的雙城市 推來算去 突然有一天 他提出了一個大膽的想法 他說宇宙一開始 是一個溫度和密度驚人的超級原子 它突然向外擴張 從而產生了一個膨脹的宇宙 勒梅特對自己的天才妙想非常激動 他用法語寫出了論文 在比利時的一份科學雜誌上發表 然後在學界不停地推銷自己的理論 顯而易見 作爲他這種無名小輩提出的理論 是沒有大咖會在意的 就在勒梅特四處碰壁的時候 世界的另一頭 有一個人有了和勒梅特一樣的想法 他叫喬治·加莫夫 是出生在俄羅斯的物理學家 我們就稱他爲小加吧 小加只比勒梅特小了幾歲 但是他在物理界的地位 就不是勒梅特可以比的了 早在20世紀早期 小加就在量子物理界嶄露頭角 20多歲的他和波爾·愛因斯坦 等等物理大咖就已經是好朋友了 他很早就在思考一個問題 宇宙是怎麼產生的 但是當時他並沒有精力去仔細想 因爲他所有的腦細胞 都在思考着另外一個問題 走還是留 那個時候是20世紀30年代 小加已經是列寧格勒科學院的首席研究員 也是列寧格勒大學的物理學教授 在蘇聯學術界地位崇高 可是30年代那個時候 正是前蘇聯的最高統帥斯大林 推行大清洗 在黨內殺殺殺的時候 山雨欲來風滿樓 看着身邊的人是被抓的被抓 被關的被關 只要一消失就沒有出來的 那小加還有什麼心情 去琢磨宇宙的起源呢 琢磨自己怎麼活命纔是最關鍵的 一段時間考慮之後 小加做出了一個大膽的決定 小加瞅準了一個出國的機會 帶着家人亡命美國 成爲了喬治華盛頓大學的教授 這個舉動惹得斯大林雷霆大發 還對小加下達了追殺令 不過小加終於自由了 可以暢享他的宇宙生成模型了 一晃又是十多年過去了 到了20世紀中葉 小加也變成了老加 一天傍晚 老加從研究室回到家 太太正在準備晚餐 望着在廚房忙裏忙外的太太 油條不穩地在爐火邊煎炸煮 突然間他感到靈感受到了激發 老加蹦出了一個奇特的想法 他覺得宇宙的開出 就像一個異常火燙的爐頭 而宇宙中的化學元素呢 就像是在爐頭上 正在被煎炸煮的美味 老加的想法是這樣的 宇宙形成的機制就是合合成 起步的食材就是氫元素 在大火的烹製下 氫元素被烹製成了 元素週期表的其他各類元素 這麼一想 老加激動得飯都來不及喫 趕緊鑽到書房裏做計算 他想用估計出來的大爆炸能量 來推算宇宙需要什麼樣的溫度 需要多少時間 來形成各種元素 但是老加只算到了 元素週期表的第三號底 他就算不下去了 因爲他發現大爆炸的時間太短了 產生的能量和溫度完全不夠 用來合成剩下的元素 而事實的真相是 老加的計算出錯了 所以整不出來 但是老加當時並不知道問題出在哪 他輾轉反側了一個晚上 沒睡着 第二天早上頂着兩個大黑眼圈 趕到研究所 馬上就把他的兩個得意門生叫來了 老加要求他們去計算宇宙大爆炸之後 殘留的輻射物質是什麼溫度 得意門生領命而去 要說老加畢竟是物理學界的大咖 雖然計算出錯了吧 但是他的邏輯是清晰的 做宇宙年齡的考古和地質考古是一樣的 關鍵你得找到化石證據 只要找到宇宙化石 那就能夠證明他的假設是對的 也就是說如果在若干一年前 宇宙的確發生過一次大爆炸 這麼砰的一下 炸了一下 那麼肯定會留下蛛絲馬跡 比如宇宙殘餘的輻射之類的 那這就是宇宙化石 正當老加在爲宇宙大爆炸理論 絞盡腦汁做運算的時候 在大西洋另一邊的英國 有一個叫弗雷德·霍伊爾的物理學家 則是在忙着構建穩態的宇宙模型 霍伊爾的宇宙模型 靈感來源也很另類 居然是一部鬼片 在影片的最後一幕 劇情猛然出現了一個反轉 又回到了故事的開頭 而這一幕就像魔咒一樣 縈繞在霍伊爾的腦海中 沒有開始也沒有結束 循環往復無始無終 霍伊爾一拍大腿 這難道不就是宇宙的真實寫照嗎 霍伊爾立刻提出了他的宇宙模型 宇宙是永恆的 沒有開始沒有結束 宇宙的某些部分雖然看起來在膨脹 但新的物質也不斷地產生 因此宇宙的密度保持不變 這就叫穩態宇宙模型 霍伊爾的穩態宇宙論 霍伊爾教授是有江湖地位的人 他的理論一出來 立馬就有粉絲 但是老家這邊也不弱雞 他的膨脹理論也是有擁躉的 沒過多久 兩邊的粉絲就開始掐起來了 你發一篇文章 我發一篇文章 誰也不服誰 終於BBC給宇宙學研究領域的兩強 安排了一次當面打口水戰的機會 讓他們面對面地辯論宇宙的起源 1949年 在BBC的電視臺演播廳 霍伊爾教授嘲諷老家說 你的理論就是隻有一個大爆炸 Big Bang Theory 噔的這麼一下 就這一句話一錘定音 反而是他給老家的理論定下了名字 大爆炸Big Bang 不過辯論的結果 還是誰也說服不了誰 誰最終能夠勝出 還是得靠證據來說話 不久 老家的學生 終於把大爆炸的餘溫給計算出來了 比絕對零度高5度 -268攝氏度 這個溫度給了老家當頭一棒 因爲這麼低的溫度 早就超出了當時儀器能夠探測的範圍 這也就意味着 老家沒有辦法用任何儀器 去探測自己想找到的宇宙化石 你就不可能拿出實錘的證據 老家這邊卡殼了 而霍伊爾這邊就風生水起了 他在自己的穩態宇宙模型上 提出了宇宙元素生成的模型 他說宇宙中的化學元素是怎麼來的呢 都是在恆星體內部產生的 因爲恆星內部溫度極高 就可以把質子和中子 添加到氫和氦的原子核裏面 也就是產生了核聚變反應 也叫核融合 這樣新元素就會源源不斷地被製造出來 但是霍伊爾教授也沒有爽太久 時間轉眼來到了20世紀60年代 宇宙學家們經過長期觀察 發現宇宙中的化學元素比例 有兩種元素含量極高 一種是氫元素佔到約75% 還有一種是氦元素 也佔到了接近25% 所以他們倆加起來 基本上就把宇宙填滿了 其他元素含量極少 這個發現就極不符合霍伊爾的模型 因爲氦元素如果是在恆星內核合成的 那含量就會很少 不可能佔到宇宙的 接近25%這麼多 還有另外一個重要突破是 科學家測量到了宇宙誕生之初的微波背景輻射 這是什麼意思呢 就是說宇宙在誕生的時候 的確是有一次極高溫度的爆發 所以即使經過漫長歲月之後 仍然剩下了那麼一點殘餘的輻射能 而這也就是老家一直想找的宇宙化石 這兩大發現一出爐 霍伊爾也不得不低下了倔強的頭顱 在1965年認輸了 從那以後 老家的大爆炸就成了解釋宇宙起源的經典學說了 雖然霍伊爾的理論最後沒有成爲主流 但是這兩位大咖的競爭 卻讓通過核聚變 合成宇宙各種元素 這種解釋變得更爲完善了 明瞭了宇宙所有化學元素的來歷 其實它們的成果是互補的 一起構成了一個比較完備的宇宙起源理論 而最初提出大爆炸的勒維特 也得到了學界的承認 半個多世紀以後的今天 我們對宇宙的瞭解更多了 因爲有各種各樣先進的衛星和望遠鏡 提供了海量的數據 那也拓寬了我們的思路 就像我們故事開頭提到的 加拿大科學家的發現宇宙纖維網格 在宇宙物理學當中 目前已知最大的纖維狀結構是什麼呢 就是所謂的超星系團複合體 星系長城和星系板 一個典型的宇宙纖維狀結構 長度有2.28到4.89億光年那麼長 這些附着着星系的氫氣纖維 構成了龐大的宇宙纖維狀構造 這些纖維結構又和纖維之間的空洞 一起構成了網格狀的可見宇宙 總的來說就是一句話 這個宇宙結構看起來和人大腦的神經網太相像了 星系們就像神經元一樣 附着在這長長的纖維上 新的星系在這裏誕生、成長、最後死亡 宇宙物理學家們還發現 一些超大質量的黑洞 也是吸附在這些宇宙纖維上的 它們的質量通常是太陽質量的10萬至10億倍 這些起源不明的黑洞 往往出現在星系的中心 它們非常古老 宇宙學家們甚至認爲 在沒有星體的遠古時代 這些黑洞就已經存在了 那這就特別稀奇了 因爲傳統的黑洞理論認爲 黑洞是由恆星死亡 不斷向內坍縮以後形成的 黑洞是果,恆星是因 你現在說啥 在有恆星之前就先有黑洞了 這不是顛倒了因果嗎 等於說爺爺都還沒有出生呢 孫子就娶媳婦了 這很可能意味着這些古老的黑洞 吞噬了早先宇宙的物質 然後再由它們誕生出了新的星系 那這就真是顛覆大腦啊 黑洞吞噬一切東西 它怎麼可能又誕生新的星系呢 這等於說黑洞既是宇宙墳場 又是宇宙子宮佳餚欄 難道宇宙星系們的生死輪迴 都繫於這些黑洞嗎 這個新見解聽起來很有哲理 相當有禪意 但是現在還是沒有人能夠解釋得清 這些星系通過黑洞的生死輪迴 具體過程是怎麼發生的 所以這些超級古老黑洞的來源 迄今還是一個捉摸不透的謎團 好總結一下 我們已知的天體形態 恆星、星雲、星系甚至黑洞 都是附着在宇宙纖維之上的 那麼請問這些纖維狀結構之間的空間 那是什麼呢 那就是宇宙空洞或者稱之爲巨洞 對我們來說就是完全未知的深淵了 這些巨大的空洞和纖維狀結構 共同構成了宇宙最大尺度的結構 宇宙空洞當中存在的星系非常少 有些空洞當中甚至完全沒有 星系之類的可見物質 一個典型的空洞直徑大約是3600萬 至4.89億光年 換言之 這些空洞就是巨大的沒有物質的真空之地 說它們是真空 其實它們是由暗能量和暗物質組成的 而這些暗能量和暗物質纔是宇宙當中的主宰 它們纔是遍及一切無所不在的存在的 因爲可見的物質 也就是我們人類所熟悉的帶有電磁特性的物質 還不到宇宙物質總量的5% 特別是有一些超級巨大的空洞 大小几乎都超過了超星系團 而所謂超星系團是我們現在認知當中最大的天體了 範圍大小可能跨越了數十億光年的空間 裏面包含了數不清的星系集團和星系羣 而大的空洞比它還要大 那問題就來嘍 這些空洞是怎麼來的呢 宇宙學家們認爲宇宙正在加速膨脹 真空中的暗能量是推動膨脹的主力 星系們正在彼此分離 星系間的物質被稱得越來越稀薄 那當然宇宙空洞也就越來越大 而宇宙纖維網格最終將會被這種膨脹的力量所撕裂 請問撕裂以後又會發生什麼呢 難道是新的宇宙會破殼而出嗎 還是一切物質消失萬物歸空呢 那就誰也不知道了 說到這兒 有的小夥伴可能已經徹底暈菜了 這天沒法聊了 已經進入聊天黑洞了 但是如果我們切換一下思路 回到開頭所講的那個盤古神話的故事 回到一種神話和禪意的意境當中 這個事兒也許就不那麼難理解了 盤古開天的神話 首先出現在三國時期的一本叫《三五歷記》的書裏 作者是吳國人徐整 不過這個故事也不是他自個兒編出來的 而是根據更古老的典籍摘抄編譯出來的 故事裏說盤古在一片混沌當中拿起斧子劈開黑暗 就鑿出了天地 輕的物質上升成爲天 重的物質下降成爲地 盤古害怕天地再次合併 世界又重歸混沌 所以就一直手這麼託着天 腳蹬着地 天每天都在升 地每天都在沉 而盤古也隨着這個過程越長越大 那到底有多大呢 《三五歷記》當中沒有說 只是說盤古的身體變得極長 讓我們放飛想象力 換個詩的意境來看待一下 開頭提到的加拿大科學家的發現 盤古的身體變得極長 也許長到了以光年紀那麼長 宇宙就是一個叫盤古的巨型生命 構成宇宙網格的 那些由氫元素組成的纖維狀結構 就是盤古的神經 它不斷在膨脹 就是在不斷地生長 我們所觀測到的恆星和星系的成長和消亡 就如同是神經元細胞所走過的生命歷程 其實就是盤古宇宙身體裏的 新陳代謝呀 那麼好 今天的故事就分享到這兒 謝謝大家 如果您覺得咱們這個話題有意思 或者咱們這個頻道有意思的話 就請訂個閱、關個注 下回更新不迷路 散會 最後剪輯師小謝拍了個案 如果宇宙是盤古的身體 那銀河系只能算個細胞 太陽系怎麼都得算亞原子級別的存在了吧 請不吝點贊 訂閱 轉發 打賞支持明鏡與點點欄目