不可思议，根据韦伯望远镜的观测，我们的宇宙可能在一个黑洞里

大家好，我是魅力科学君，今天我们要聊的话题是，科学家根据韦伯望远镜的观测数据，提出了一个令人觉得不可思议的观点，即：我们的宇宙可能在一个黑洞里。为什么这么说呢？这就要从星系的旋转方向讲起。

根据宇宙学标准模型，宇宙中星系的旋转方向应该是随机的，而由于它们的旋转方向只有顺时针和逆时针这两种，因此从整体上来讲，宇宙中众多星系向这两种方向旋转的概率应该各占一半。

然而在一项名为“韦伯望远镜高级深空星系外巡天”（JWST Advanced Deep Extragalactic Survey）的任务中，科学家对宇宙深处的数百个星系进行了仔细观测。

结果惊讶地发现，这些星系的旋转方向并没有像理论预期的那样“各占一半”，而是存在明显的“偏好”——在它们之中，与我们银河系旋转方向相同的星系只有大约3分1。

（↑图中的红圈代表与银河系旋转方向相同的星系，蓝圈代表与银河系旋转方向相反的星系）

科学家表示，由于这些星系非常古老（这是因为光速是有限的，所以我们在宇宙中看得越远，所观测到的星系就越古老），因此这种“旋转偏好”，就强烈暗示了宇宙很可能是在某种旋转过程中诞生的，而如果真是这样的话，那这种现象就可以为“黑洞宇宙模型”提供实际观测层面上的支持。

具体来讲，在标准的广义相对论中，物质坍塌成黑洞后，会一直塌缩到一个体积为零、密度无限大的奇点，这是很难令人接受的。

而在“黑洞宇宙模型”中，物质具备着一种被称为“扭转”（torsion）的性质，在黑洞形成时的极端高密度条件下，这种“扭转”会产生一种强大的排斥作用，这会让坍缩过程在到达无限密度之前被阻止，于是奇点就不会出现，而是在达到一个极限密度后发生规模巨大的“反弹”（bounce）。

从黑洞内部的时空演化角度来看，这种“反弹”发生之后，就是一个持续膨胀的过程。

另一方面，从理论上讲，只要一个具有质量的物体被压缩到其半径小于某个临界值，就可能形成黑洞，这个临界值称为史瓦西半径，可由公式“r = 2Gm / c^2” 描述（其中G为引力常数，m为物体质量，c为光速）。

也就是说，史瓦西半径与质量成正比，而我们都知道，在物体的自然半径是与质量的立方根成正比的，据此可知，当一个物体的质量足够大时，其史瓦西半径将接近甚至等同于其自然半径。

引人注目的是，科学家将可观测宇宙的估算质量代入史瓦西半径计算公式，得到的结果是，可观测宇宙对应的史瓦西半径约为150亿至200亿光年，这与可观测宇宙的自然半径大致相当（注：这里不考虑宇宙的膨胀）。

所以“黑洞宇宙模型”认为，我们所在的宇宙可能并非诞生于一次无中生有的“宇宙大爆炸”，而可能起源于另一个更大尺度宇宙中的黑洞形成过程。

根据该理论的描述，我们的宇宙可能是位于一个“母宇宙”中某个黑洞的内部，它与这个“母宇宙”中其他的同级宇宙形成了“姐妹宇宙”的关系。

与此同时，我们宇宙中的黑洞也可能孕育出自己的“子宇宙”，而在“母宇宙”之外，还可能存在更大的“祖母宇宙”，如果空间无限，这种嵌套层级就可以无限延伸，如果空间有限，嵌套层级也将受到限制。

那么，这跟韦伯望远镜观测到的星系“旋转偏好”又有什么关系呢？其实这很好理解。

简单来讲就是，因为宇宙中所有的天体都在旋转，所以如果我们的宇宙是在“母宇宙”中的某个黑洞里演化而来，那么这个黑洞也应该是在旋转的。

既然这个黑洞在旋转，那它本身就具有角动量，如此一来，在其内部发生的“反弹”和随后的时空膨胀过程中，这种角动量就会在我们的宇宙中表现出一种整体上的旋转效应，虽然这种效应会随着宇宙膨胀不断稀释，但在早期形成的星系中，却会留下明显的“旋转偏好”。

当然了，就目前的情况来看，这也只能说是一种合理的推测，实际情况是否真是如此，还有待进一步的探索。

参考资料：

The distribution of galaxy rotation in JWST Advanced Deep Extragalactic Survey Open Access， Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 538, Issue 1, Pages 76–91, doi.org/10.1093/mnras/staf292