科学家借助韦伯望远镜的观测数据,提出了一个颠覆认知的猜想:我们的宇宙或许存在于一个黑洞内部。这一观点并非空穴来风,核心线索就藏在遥远星系的旋转方向之中。
根据宇宙学标准模型,宇宙中星系的旋转方向应是随机的,顺时针与逆时针旋转的概率理论上各占一半。然而,在“韦伯望远镜高级深空星系外巡天”任务中,科学家对宇宙深处数百个古老星系的观测,打破了这一预期。由于光速有限,我们观测到的遥远星系越古老,而这些星系中,与银河系旋转方向相同的仅占约三分之一,存在明显的旋转偏好。
这种反常的旋转偏好,强烈暗示宇宙可能诞生于一场旋转过程,这也为“黑洞宇宙模型”提供了关键观测支撑。在标准广义相对论中,物质坍缩成黑洞后,会最终形成体积为零、密度无限大的奇点,这一结论难以令人信服。而黑洞宇宙模型则提出,物质具有“扭转”性质,在黑洞形成的极端高密度环境下,这种扭转会产生强大排斥力,阻止物质无限坍缩,避免奇点出现,取而代之的是极限密度下的大规模“反弹”,而这种反弹正是宇宙持续膨胀的开端。
史瓦西半径的计算的发现,进一步佐证了这一猜想。理论上,当物体质量足够大时,其史瓦西半径(形成黑洞的临界半径,公式为r = 2Gm / c²,其中G为引力常数,m为物体质量,c为光速)会接近甚至等同于其自然半径。科学家将可观测宇宙的估算质量代入公式,得出其史瓦西半径约为150亿至200亿光年,与可观测宇宙的自然半径大致相当(不考虑宇宙膨胀)。
据此,黑洞宇宙模型认为,我们的宇宙并非源于无中生有的大爆炸,而是起源于另一个更大尺度“母宇宙”中的黑洞形成过程。我们的宇宙身处这个黑洞内部,与母宇宙中其他黑洞内的宇宙构成“姐妹宇宙”;同时,我们宇宙中的黑洞也可能孕育出“子宇宙”,若空间无限,这种嵌套结构会无限延伸。
这一模型恰好能解释星系的旋转偏好:母宇宙中的黑洞本身处于旋转状态,具有角动量。其内部发生反弹和时空膨胀时,角动量会留下整体旋转效应,虽随宇宙膨胀逐渐稀释,但在早期形成的古老星系中,仍留下了明显的旋转偏好痕迹。
当然,目前这仍只是合理推测。韦伯望远镜的观测提供了重要线索,但要证实宇宙身处黑洞之中,还需要更多观测数据和理论突破,人类对宇宙终极奥秘的探索,仍在继续。