把宇宙所有的质量迁移至一个地方时时空的构造会变成什么样子?

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我们知道超时空会在一个巨大的物体扭曲时出现。假设宇宙的质量是有限的,那么当我们把宇宙所有的质量迁移至一个地方时时空的构造会变成什么样子的?

(图解:科学家绘制的宇宙时刻结构图。图片来自:科学)

首先,如果宇宙拥有有限的规模那它的质量也一定是有限的,所以这个问题本身的假设就是错误的。

有一些答案指出我们会创造出一个超大质量的黑洞,但或许我们的宇宙本身就是一个黑洞呢。维基百科上显示,可观察到的宇宙的质量和相同规模的黑洞的质量是等同的。

但亘古不变的是,仍然存在一种途径可以实现我们在一个单一的点上收集到宇宙所有的质量和时空的结构。只是这一点不会存在在宇宙中。接下来就让我来一一解释。

(图解:辽阔的宇宙 图片来源:XL)

在数学上一个圆被称作1-sphere(一维球面)。它是二维圆盘的一维分界处。一个1-sphere是没有边界的,它是均匀而均质的,而且它的中心不是1-sphere的一部分。一个三维球体,如斯诺克台球的表面,或者说地球,是众所周知的2-sphere(二维球面)。就像圆一样,2-sphere同样没有边界,是均匀均质的,它的中心不是2-sphere本身的一部分。数学家们在四维球体上没有问题。这样的一个球体有一个3-sphere(三维球面)的表面。3-sphere是一个三维的物体。没有边界,也是均匀的。它有中心但是不属于3-sphere。3-sphere上的每一点与中心都是等距的。

(图解:斯诺克台球是三位球体 图片来源:BD)

现在如果大爆炸存在的话,它很有可能会产生一个膨胀的时空球。但是我们不是生活在四维球体而是三维球体里面的。然而我们能够在这个四维球体的三维表面生存。实际上,宇宙是一个非常完美的以光速膨胀的三维球面模型。三维球面宇宙的一个特性就是它有重心,即使那一点不是宇宙本身的一部分。通过定义我们能够把它所有的质量放在重心上,而且宇宙的结构不会发生改变。事实上,三维球面宇宙的这个特性要让现阶段首选的标准模型(即Lambda CDM模型)的计算变得十分可怕或者难以尝试是易如反掌的事。简单的代数运算预测出,三维球面宇宙质量的50%等于其重力势能的质量。再加上一些动能,宇宙的20%-30%左右都是物质,这一点十分接近标准模型,尽管这些能量不是暗能量。

(图解:Lambda CDM模型是当前首选标准模型 图片来源:HARVARD.EDU)

时空似乎什么东西都不是。它是两种虚无的东西的概念上的融合。空间是所有物体(任何规模)之间的空虚的东西,时间是我们对事物在空间中移动这一持续事件的概念。时空并不是一种结构,即使这个概念已经被那些假装知道时空是什么以及它如何运作的人重申了一百年。

您的第二个假设同样也是错误的。宇宙一定是无限的,或者有一个没有人能说得准的终点,考虑一下在任意的终点后有什么东西。

(图解:科学家或复制出大爆炸后第一时刻的情形 图片来源:lieqiba)

将宇宙的所有质量迁移到同一个地方这个假设是荒谬的。把质量集中在一个密度极高的物质球中就叫做黑洞。而黑洞无处不在。

(图解:黑洞本身是不可见的,它能够吸收所有的电磁辐射,即使是光也无法逃脱 图片来源:WY)

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. quora-洛冉

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