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据《对话》报道，《物理评论D》发表的一项新研究挑战了宇宙大爆炸是万物起源的普遍观点。相反，研究人员认为，宇宙大爆炸可能是在巨大的引力坍缩形成黑洞之后的一次反弹。
图片来源：Yihan Wang via Pexels
“黑洞宇宙”理论运用日常物理学重新思考宇宙起源。该模型并非从膨胀开始，追溯到神秘的奇点，而是研究大质量物质在引力作用下坍缩时会发生什么，类似于恒星变成黑洞的过程。但与经典物理学预测的尖锐奇点不同，该模型运用量子力学来表明坍缩并非永远持续下去。
这种反弹是由量子排斥原理驱动的，该原理阻止同质粒子（例如费米子）被挤压到相同的量子态。结果，坍缩达到极限后会反转，从而导致向外的反弹。研究团队表示：“这种反弹不仅是可能的，而且在适当的条件下是不可避免的。”
该模型探索了初始尺寸为 χ_* 的质量 M 在由 k ≡ 1/χₖ² ≤ 1/χ_²* 定义的弯曲区域内发生的球形坍缩。内部物质被视为理想流体，其能量密度会随时间从无压尘埃 (P = 0) 转变为稳定状态的 ρG。这会导致反弹：R_B = (8πGρG / 3)^−1/2
反弹之后，宇宙经历快速膨胀，压力 P(ρ) 就像一个膨胀势能——类似于标准宇宙学描述早期宇宙膨胀和当今暗能量的方式。
该模型还预测空间中存在一个虽小但明显的正曲率：−0.07 ± 0.02 ≤ Ωₖ
有趣的是，反弹发生在引力半径 r_S = 2GM 的内部，其作用类似于宇宙常数 Λ。而在外部，它仍然看起来像一个普通的史瓦西黑洞。
未来的任务，例如欧几里得任务，可以测试预测的曲率。其他项目，例如阿拉基斯任务，将研究包括恒星晕和卫星星系在内的微弱特征，这些特征可能与在反弹过程中幸存下来的古老致密天体（例如黑洞）有关。
按照这种观点，大爆炸并非万物的诞生——它只是更大宇宙中形成的黑洞内部新循环的开始。正如《对话》杂志所言：“我们见证的并非万物从无到有的诞生，而是宇宙循环的延续。”
资料来源：美国物理学会《对话》
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