不可思議，根據韋伯望遠鏡的觀測，我們的宇宙可能在一個黑洞里

大家好，我是魅力科學君，今天我們要聊的話題是，科學家根據韋伯望遠鏡的觀測數據，提出了一個令人覺得不可思議的觀點，即：我們的宇宙可能在一個黑洞里。為什么這么說呢？這就要從星系的旋轉方向講起。

根據宇宙學標準模型，宇宙中星系的旋轉方向應該是隨機的，而由于它們的旋轉方向只有順時針和逆時針這兩種，因此從整體上來講，宇宙中眾多星系向這兩種方向旋轉的概率應該各占一半。

然而在一項名為“韋伯望遠鏡高級深空星系外巡天”（JWST Advanced Deep Extragalactic Survey）的任務中，科學家對宇宙深處的數百個星系進行了仔細觀測。

結果驚訝地發現，這些星系的旋轉方向并沒有像理論預期的那樣“各占一半”，而是存在明顯的“偏好”——在它們之中，與我們銀河系旋轉方向相同的星系只有大約3分1。

（↑圖中的紅圈代表與銀河系旋轉方向相同的星系，藍圈代表與銀河系旋轉方向相反的星系）

科學家表示，由于這些星系非常古老（這是因為光速是有限的，所以我們在宇宙中看得越遠，所觀測到的星系就越古老），因此這種“旋轉偏好”，就強烈暗示了宇宙很可能是在某種旋轉過程中誕生的，而如果真是這樣的話，那這種現象就可以為“黑洞宇宙模型”提供實際觀測層面上的支持。

具體來講，在標準的廣義相對論中，物質坍塌成黑洞后，會一直塌縮到一個體積為零、密度無限大的奇點，這是很難令人接受的。

而在“黑洞宇宙模型”中，物質具備著一種被稱為“扭轉”（torsion）的性質，在黑洞形成時的極端高密度條件下，這種“扭轉”會產生一種強大的排斥作用，這會讓坍縮過程在到達無限密度之前被阻止，于是奇點就不會出現，而是在達到一個極限密度后發生規模巨大的“反彈”（bounce）。

從黑洞內部的時空演化角度來看，這種“反彈”發生之后，就是一個持續膨脹的過程。

另一方面，從理論上講，只要一個具有質量的物體被壓縮到其半徑小于某個臨界值，就可能形成黑洞，這個臨界值稱為史瓦西半徑，可由公式“r = 2Gm / c^2” 描述（其中G為引力常數，m為物體質量，c為光速）。

也就是說，史瓦西半徑與質量成正比，而我們都知道，在物體的自然半徑是與質量的立方根成正比的，據此可知，當一個物體的質量足夠大時，其史瓦西半徑將接近甚至等同于其自然半徑。

引人注目的是，科學家將可觀測宇宙的估算質量代入史瓦西半徑計算公式，得到的結果是，可觀測宇宙對應的史瓦西半徑約為150億至200億光年，這與可觀測宇宙的自然半徑大致相當（注：這里不考慮宇宙的膨脹）。

所以“黑洞宇宙模型”認為，我們所在的宇宙可能并非誕生于一次無中生有的“宇宙大爆炸”，而可能起源于另一個更大尺度宇宙中的黑洞形成過程。

根據該理論的描述，我們的宇宙可能是位于一個“母宇宙”中某個黑洞的內部，它與這個“母宇宙”中其他的同級宇宙形成了“姐妹宇宙”的關系。

與此同時，我們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，還可能存在更大的“祖母宇宙”，如果空間無限，這種嵌套層級就可以無限延伸，如果空間有限，嵌套層級也將受到限制。

那么，這跟韋伯望遠鏡觀測到的星系“旋轉偏好”又有什么關系呢？其實這很好理解。

簡單來講就是，因為宇宙中所有的天體都在旋轉，所以如果我們的宇宙是在“母宇宙”中的某個黑洞里演化而來，那么這個黑洞也應該是在旋轉的。

既然這個黑洞在旋轉，那它本身就具有角動量，如此一來，在其內部發生的“反彈”和隨后的時空膨脹過程中，這種角動量就會在我們的宇宙中表現出一種整體上的旋轉效應，雖然這種效應會隨著宇宙膨脹不斷稀釋，但在早期形成的星系中，卻會留下明顯的“旋轉偏好”。

當然了，就目前的情況來看，這也只能說是一種合理的推測，實際情況是否真是如此，還有待進一步的探索。

參考資料：

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